肖氏硬度试验课件.ppt

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1、（五）材料在其它循环应力下的疲劳极限σ－1是材料在对称循环弯曲应力情况下的疲劳极限，测定比较简便。模具实际承受的循环应力多是不对称的，而且应力状态也比较复杂，这时材料的疲劳极限与σ-1有所不同，且不易试验测定,但与σ-1有密切的关系。疲劳断裂失效的抗力指标1.不同循环应力特性下的疲劳极限任何循环应力都是由静载应力分量σm和交变应力分量σa组成的；交变应力分量σa是引起疲劳断裂的根本原因；σa越大，疲劳极限越低；反之，σa越小，疲劳极限越高。材料在其它循环应力下的疲劳极限不对称循环疲劳极限值与σ－1值的关系1）当静载应力分量σm≥0（为拉应力）时在各种循环应力中，对

2、称循环的疲劳极限σ－1最低。不对称循环疲劳极限值随着应力比R=σmin/σmax值增大，交变应力分量σa减小，则不对称循环的疲劳极限值升高。当R＝1时，不对称循环应力下的疲劳极限，介于材料的σ－1和静强度之间。材料在其它循环应力下的疲劳极限2）当静载应力分量σm＜0(为压应力)时材料的疲劳极限一般也高于σ－1。总之各种不对称循环应力下材料的疲劳极限σ均高于σ－1，用σ－1进行疲劳强度计算偏于安全。用σ－1比较不同材料的疲劳抗力，可供选材时参考。材料在其它循环应力下的疲劳极限2.不同应力状态下的疲劳极限同一材料在不同的应力状态下，所测得的疲劳极限也不相同，这是由于不

3、同应力状态下的切应力与正应力之比不同所造成的。材料在其它循环应力下的疲劳极限σ－1、σ－1P、τ－1间的关系式：钢σ－1P=0.85σ－1铸铁σ－1P=0.65σ－1钢及轻合金τ－1=0.55σ－1铸铁τ－1=0.80σ－1同一材料在不同应力状态下的疲劳极限关系式:σ－1＞σ－1P＞τ－1材料在其它循环应力下的疲劳极限原因①交变弯曲时，表面应力最大，疲劳源多发生在表面；②交变拉压时，截面上应力大小一致，疲劳源既可在表面，又可在内部，即发生疲劳损伤的几率增多，表现为σ－1P值较低；③扭转时，交变切应力比拉应力更易使材料局部产生微小塑性变形，即更易产生疲劳损伤，因而τ

4、－1最低。材料在其它循环应力下的疲劳极限(五)材料的低周疲劳抗力低周疲劳的特点：最大循环应力接近或高于材料的屈服强度，使材料的应力集中处等薄弱部位发生塑性变形，因而材料在每一周次的循环应力作用下，均产生一定幅度的塑性变形。低周疲劳寿命较短，一般在102～105次的范围内。为了提高模具的低周疲劳寿命，选材时应在满足强度要求的前提下，尽量选用高塑性的材料。高周疲劳条件下测重选用高强度材料。材料的低周疲劳抗力周期性塑性应变对材料塑变抗力的影响循环硬化：反复的塑性应变会使材料的塑变抗力增大的现象；循环软化：反复的塑性应变会使材料的塑变抗力减小的现象。材料的低周疲劳抗力塑变

5、抗力变化的规律材料的性能比值σb／σ0.2大于1.4时，为循环硬化；若σb／σ0.2小于1.2时，为循环软化；若σb／σ0.2在1.2～1.4之间时，倾向不定，但性能一般比较稳定材料的低周疲劳抗力循环软化对塑变的影响循环软化会产生过量的塑性变形。循环软化首先使应力集中处的材料软化，使应力得以重新分布，削减应力集中。材料的低周疲劳抗力(六)材料在其他条件下的疲劳抗力（1）冲击疲劳在冲击载荷的多次作用下所发生的疲劳破坏称为冲击疲劳。不同冲击能量下的性能指标1）在冲击能量高时，疲劳断裂周次很低(Nf＜250)时，材料的疲劳抗力主要决定于塑性；2）在冲击能量低时，疲劳断裂

6、周次较高(Nf＞2×104)时，材料的疲劳抗力主要取决于强度。3）冲击能量介于上述两种情况之间时，要求材料具有强度和塑性的良好配合。冲击疲劳4）材料的冲击韧度ak值可作为冲击疲劳抗力的参考值，尤其对高强度材料。5）材料的整体刚度对冲击应力的大小有影响；整体刚度增大，冲击应力增大。6）冲击疲劳下的缺口效应要比静疲劳大。冲击疲劳2.热疲劳热作模具工作表面承受循环热负荷，使得表面材料发生循环胀缩变形，当这种变形受到外界(包括内部不变形材料)的约束不能自由地进行时，就使表面材料产生循环热应力。循环热应力的反复作用将使模具表面多处产生沿晶和穿晶裂纹材料在其他条件下的疲劳抗力

7、模具表层循环热应力的关系式σT——热应力(MPa)；ET——材料受热温度下的弹性模量(MPa)；α——材料的线胀系数(1／℃)；Δt——表面层温度变化范围(℃)；μ——材料的泊松比。热疲劳与减小热应力有关的性能指标1）选用弹性模量低、线胀系数小的材料。2）选择导热性能好的材料，利于减小表层和心部的温度梯度，从而减小对表层材料胀缩的约束。热疲劳提高热疲劳抗力考虑的性能指标1)在保证一定强度的基础上提高材料的塑性；高强度且脆性较大的材料难以塑性变形，其热应力很容易升高达到材料的断裂抗力，从而易产生热疲劳裂纹。热疲劳提高热疲劳抗力考虑的性能指标2)高温下，提高材料的抗氧

8、化能力可显