疲劳辉纹是略呈弯曲的 并相互平行的沟槽状花 样，与裂纹扩展方向垂 直，是裂纹扩展时留下 的微观痕迹。
驻留滑移带会导致挤出峰和侵入谷的出现，引起应力 集中，经过一定循环后会引发微裂纹，是裂纹形成的 源区。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 二、疲劳裂纹扩展
按扩展方向分两个阶段： 第一阶段：裂纹沿最大切应力 方向(与主应力成45o角)的晶面 扩展，每一循环只前进0.1um数 量级，速度很慢，扩展的距离 约为2-5个晶粒(晶界的阻碍可促 进裂纹转向)，断口常难以分辨 特征，仅有一些擦伤痕迹。
疲劳：材料在受到变动（载荷）应力（一般低于屈服 应力）作用下的行为。 统计分析显示，在机械失效总数中，疲劳失效约占 80%以上，如曲轴、连杆、齿轮、弹簧、轧辊等都是在 变动载荷下工作的。
疲劳断裂，一般不发生明显的塑性变形，难以检测和 预防，因而机件的疲劳断裂会造成很大的经济以至生命 的损失。 ∴工程中研究疲劳的规律、机理、力学性能指标、影响
应力循环对称系数（应力比）
r=σmin/σmax
循环应力的种类（按r来分）
对称循环交变应力（r=-1）：大多数轴类零件，如火车轴 的弯曲、曲轴的扭转； 重复循环应力（0<r<1）：如发动机缸盖螺栓的循环应力； 不对称交变循环应力（r<0）：如发动机连杆的循环应力；
二、疲劳分类及特点
分类 （1）按应力状态： 弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、 复合疲劳等。 （2）按环境及接触情况： 腐蚀疲劳、热疲劳、接触 疲劳等。 （3）按断裂寿命和应力高低大小：低应力下，高周 疲劳（＞105周次）；高应力下，低周疲劳（ 102~105 周次） 。这是最基本的分类方法。
6.1 疲劳现象
一、变动载荷
定义：载荷大小或大小和 方向随时间按一定规律变化 或呈无规则随机变化的载荷。
交变载荷 周期变动载荷
分类
随机变动载荷
重复载荷
周期变动载荷－－循环应力
特征参数：
最大应力σmax 最小应力σmin 平均应力 σm=（σmax＋σmin）/2 应力半幅 σa=（σmax－σmin）/2
疲劳微观裂纹都是由不均 匀的局部滑移和显微开裂引 起。主要方式有表面滑移带 开裂，第二相、夹杂物或其 界面开裂，晶界或亚晶界开 裂等。
滑移带开裂产生裂纹
材料在循环应力σ的长期作用下，即使其应力低于 屈服强度σs，也会发生循环滑移并形成循环滑移带。 静载下：σ>σs，均匀滑移带； 循环载荷下：σ<σs，循环过程中在某些晶粒、或 局部薄弱区域内形成不均匀滑移带。 这种滑移首先在材料表面形成，然后扩展到材料内 部，形成驻留滑移带（不能消除）－驻留滑移带。
第六章 材料的疲劳
6.1 疲劳现象 6.2 疲劳断裂过程及其机理 6.3 疲劳裂纹扩展速率与门槛值 6.4 疲劳强度指标 6.5 影响疲劳性能的因素 6.6 低周疲劳 6.7 陶瓷材料的疲劳
引言
材料的设计： 材料力学： 断裂力学： 以上是一次加载的安全性；多次或长期加载的 安全性如何？ ？？？
（2）疲劳扩展区：裂纹亚稳扩展形成的。
特征：光滑并分布有贝纹线（海滩 花样）。 贝纹线：平行弧线，间距不同；裂 纹源附近， 线条细密、裂纹扩展较 慢；在远离裂纹处，线条稀疏、裂纹 扩展较快。 材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、 明显。
贝纹线是疲劳区的最大特征，一般认为它是由载荷变动引 起的，如机器运转时的开动和停歇，偶然过载引起的载荷 变动，使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹。
因素等，具有重要的意义。
2007年11月2日，一架美军 F-15C 鹰式战斗机在做空中缠斗飞行训练 时，飞机突然凌空解体，一份调查 结果表明，飞机的关键支撑构件— —桁梁出现了金属疲劳问题。
2002年5月25日，台湾华航的一架波 音747客机在执行台北到香港的 CI611航班途中，坠毁于澎湖外海， 机上225名乘客与机组人员全部遇难。 经调查证实，失事原因是金属疲劳 断裂，金属疲劳裂纹竟源自1980年2 月7日飞机起飞时擦地产生的刮痕。 后来飞机进行维修时，刮痕并未刨 光即补上补钉，金属疲劳裂纹就沿 着刮痕产生。
疲劳断裂特点
（1）断裂应力<σb，甚至<σs，容易出现脆性断 裂； （2）对材料的缺陷十分敏感； （3）疲劳断口能清楚显示裂纹的萌生、扩展和 断裂。 （4）疲劳失效受载荷历程的影响（疲劳前的过 载会影响疲劳强度）。
三、疲劳宏观断口特征
疲劳断口保留了整个断裂过程的所有痕迹，记载 着很多断裂信息，具有非常明显的形貌特征。 这些特征与材料性质、应力状态、应力大小、环 境因素有直接的关系。 分析疲劳断口是研究疲劳过程、分析疲劳失效原 因的一种重要而且有效方法。
在实际机件的疲劳断口中－－易见 实验室的试样疲劳断口中－－不易见
（3）瞬时断裂区：裂纹失稳扩展形成的。
特征：表面粗糙；脆性材料为结晶状，塑性材料 则在中间平面应变区为放射状或人字纹断口，在边 缘平面应力区为剪切唇。
6.2 疲劳断裂过程及机理
一、疲劳裂纹的萌生
材料的疲劳破坏过程：疲劳裂纹的萌生＋疲劳裂纹的亚稳扩 展＋疲劳裂纹的失稳扩展。 宏观疲劳裂纹由微观裂纹的形成、长大及连接而成，常将 0.05~0.1mm的裂纹定为疲劳裂纹核，由此确定疲劳裂纹萌生 期（N0）。
典型疲劳断口由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬时 断裂区三部份构成。
随材质、应力状态的不同，三个区的大小和位置 不同。
（1）疲劳源：裂纹萌生的地方，常处于机件的表面或缺口、 裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷处，或机件截面尺寸不连续的区 域（有应力集中）。
当材料内部存在严重冶金缺 陷（夹杂、缩孔、偏析、白点） 时，因局部强度的降低，也会 在材料内部产生疲劳源。 形貌特点：断面不断摩擦挤 压，光亮度大，裂纹扩展速率 小，并有加工硬化发生。
穿晶断裂， 出现疲劳辉 纹
微孔聚集 型断裂
第二阶段：晶界的阻碍作用，裂纹扩展由滑开型变为张开型， 沿与拉应力垂直方向扩展，扩展速率较高。此阶段在电子显微镜 下可显示出疲劳辉纹。
三、疲劳裂纹扩展机制与疲劳断口微观特征
第二阶段形成的疲劳辉纹是疲劳断口的主要微观特征， 是用来判断是否由疲劳引起断裂的判据之一。