疲劳测试与疲劳曲线.docx

疲劳测试与疲劳曲线
导读：
I860年，维勒（Wohler）在解决火车轴断裂时，首先提出了疲劳 曲线和疲劳极限的概念，所以后人也称该曲线为维勒曲线。
1954年1月10日，BOAC的一架“彗星”在意大利厄尔巴岛上空
7800米处解体疲劳测试与疲劳曲线
导读：
I860年，维勒（Wohler）在解决火车轴断裂时，首先提出了疲劳 曲线和疲劳极限的概念，所以后人也称该曲线为维勒曲线。
1954年1月10日，BOAC的一架“彗星”在意大利厄尔巴岛上空
7800米处解体。
4月8日，BOAC的又一架“彗星”栽入意大利那不勒斯湾，机上
21人罹难。至此，“彗星”全部停飞。
“彗星”频繁陨落，震惊了世界。
当时，英国首相丘吉尔下令，要不惜一切代价搞清事故原因。
为此，英国海军出动舰队，将厄尔巴岛附近海域失事的飞机残骸从 上百米深的海底打捞起来，送到英国皇家飞机研究院进行调查。
调查发现，空难死者的肺部有因气体膨胀而引起的裂痕，说明失事 前机舱内气压突然减小，使肺内气体急剧膨胀而导致肺部破裂。而 对飞机残骸的研究表明，部分舷窗出现了裂痕，这一发现与尸检结 论相吻合。
与此同时，德哈维兰公司对正在生产和已停飞的飞机进行严格检 查，试验进行了 9000多个小时，飞机蒙皮出现了裂痕，与失事飞 机残骸上的裂痕一样。
经过技术人员研究分析，事故是由制造飞机机体结构的金属材料
“疲劳”所致。
机械零件在交变压力作用下，经过一段时间后，在局部高应力区形 成微小裂纹，再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。
疲劳破坏具有在时间上的突发性、位置上的局部性及对环境和缺陷 的敏感性等特点，不易被及时发现。
“彗星”飞机方形舷窗处的蒙皮，在反复增压和减压的冲击下，产生 变形、裂纹，最终导致金属疲劳断裂。作为世界上第一种喷气式客 机，“彗星”比其他客机都飞得快，承受的压力自然也大，更容易产 生金属疲劳问题。
由此，通过对“彗星”事故的调查，诞生了一门新的学科---“疲劳力 学”。
今天咱们就来熟悉和了解一下关于：疲劳曲线及基本疲劳力学性 能。
01
疲劳曲线和对称循环疲劳曲线
（—）疲劳曲线和疲劳极限
疲劳曲线：是疲劳应力与疲劳寿命的关系曲线，即S-N曲线，是 确定疲劳极限、建立疲劳应力判据的基础。
对于一般具有应变时效的金属材料，如碳钢、球铁等，当循环应力 水平降到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经 无限次应力循环也不发生疲劳断裂，故将对应的应力称为疲劳极 限，记为
Q-1 （对称循环，r = -1）。
这类材料如果应力循环107周次不断裂，则可认定承受无限次应力 循环也不会断裂，所以常将107周次作为测定疲劳极限的基数。
另一类金属材料，如铝合金、不锈钢等，其S-N曲线没有水平部 分，只是随应力降低，循环周次不断增大，此时只能根据材料的使 用要求规定某一循环周次下不发生断裂的应力作为条件疲劳极限， 或称有限寿命疲劳极限。
（二）疲劳曲线的测定
通常疲劳曲线用旋转弯曲疲劳试验测定，其四点弯曲试验机原理见 下图。
S-N曲线的高应力（有限寿命）部分用成组试验法测定，即取3-4 级较高应力水平，在每级应力水平下，测定5根左右试样的数据， 然后进行数据处理，计算中值（存活率50%）的疲劳寿命。
用升降法测得的q-1作为S-