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表面滑移带开裂
循环滑移带的持久性：
❖ 疲劳的初期，出现滑移带。随着循环数的增加，滑移带增加。 ❖ 除去滑移带，重新循环加载，滑移带又在原处再现。 ❖ 这种滑移带称为持久滑移带(Persist Slip Band)。 ❖ 在持久滑移带中出现疲劳裂纹。 ❖ 形成的微裂纹在循环加载时将继续长大。当微裂纹顶端接近晶界
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三、疲劳断口的宏观特征
1、典型疲劳断口具有3个特征区 —疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区。
2、疲劳源： (1)多出现在机件表面，
常和缺口、裂纹等缺陷及内部冶金缺陷(夹杂、白点等)有关。 (2)疲劳源区比较光亮，该区表面硬度有所提高。 (3)疲劳源可以是一个，也可以是多个。
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三、疲劳断口的宏观特征
4、瞬断区： (1)KⅠ≥KⅠc时，裂纹就失稳快速扩展，导致机件瞬时断裂．
断口粗糙，脆性断口呈结晶状； 韧性断口，在心部平面应变区呈放射状或人字纹状，
边缘平面应力区则有剪切唇区存在。 (2)瞬断区一般应在疲劳源对侧。
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一、金属材料疲劳破坏机理 二、非金属材料疲劳破坏机理（自学）
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一、金属材料疲劳破坏机理
分为三个主要阶段： 1、疲劳裂纹形成， 2、疲劳裂纹扩展， 3、当裂纹扩展达到临界尺寸时，发生最终的断裂。
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1、疲劳微裂纹的形成
疲劳微裂纹由不均匀滑移和显微开裂引起。 ①表面滑移带开裂；第二相、夹杂物与基体相界面或夹杂物本身断 裂；晶界或亚晶界处开裂。 ②在环载荷作用下,即使循环应力不超过屈服强度，也会在试件表面 形成滑移带, 称为循环滑移带。 ③拉伸时形成的滑移带分布较均匀，而循环滑移带则集中于某些局 部区域。而且在循环滑移带中会出现挤出与挤入，从而在试件表面 形成微观切口。
(3)脉动循环：
σm＝σα>0，r＝0 或 σm＝σα<0，r＝∞。
(4)波动循环（重复载荷）：
σm>σα，0＜r＜1。
(5)随机变动应力： 循环应力呈随机变化。
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二、疲劳破坏的概念和特点
1、疲劳破坏的概念： (1)疲劳的破坏过程：
变动应力→薄弱区域的组织 →逐渐发生变化和损伤累积、开裂 →裂纹扩展→突然断裂。
研究。
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前言
材料的疲劳问题研究从近150多年开始一直受到人们的关注，原因 之一就是工程中的零件或构件的破坏80%以上是由于疲劳引起。
机械疲劳—外加应力/应变波动造 成的。
疲劳破坏表现的形式：
蠕变疲劳—循环载荷与高温联合作 用下的疲劳。
热机械疲劳—循环受载部件的温度 变动时材料的疲劳。
§5.5 热 疲 劳(自学)
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§5.1 疲劳破坏的一般规律
一、疲劳破坏的变动应力 二、疲劳破坏的概念和特点
三、疲劳断口的宏观特征
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一、疲劳破坏的变动应力
1、疲劳：
变动载荷和应变→长期作用
→累积损伤→断裂。
2、变动载荷：
载荷大小，甚至方向随时间而变化的载荷。
3、变动应力：
σm＝(σmax+σmin)/2；
③应力幅σα或应力范围Δσ：
σα=Δσ/2= (σmax-σmin)/2；
④应力比
r＝σmin/σmax。
⑤载荷谱：
载荷-时间历程曲线
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一、疲劳破坏的变动应力
7、循环应力类型：
(1)对称循环：
σm＝0，r＝-1。
(2)不对称循环：
σm≠0，-1<r<1。
• 1945年由Miner提出的线性累计损伤理论问世；
• 1960年，Manson-Coffin提出了塑性应变与疲劳寿命的关系； 1961年Paris提出了疲劳裂纹扩展速率的概念。
• 1974年美国军方采用了损伤容损设计方法；
• 目前，材料的疲劳研究方兴未艾，断裂力学、损伤力学和材料物
理学结合，已从宏观、细观和微观领域对疲劳问题进行着广泛的
腐蚀疲劳、接触疲劳、微动疲劳、 电致疲劳等等。
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前言
1、变动载荷 → 疲劳断裂。
2、研究疲劳的一般规律、 疲劳破坏过程及机理、 疲劳力学性能及其影响因素等。
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第五章 材料的疲劳性能
§5.1 疲劳破坏的一般规律 §5.2 疲劳破坏的机理（简述）
§5.3 疲劳抗力指标 §5.4 影响材料及机件疲劳强度的因素(自学)
(2)疲劳破坏： 循环应力引起的延时断裂， 其断裂应力水平往往低于材料的抗拉强度，甚至低于其屈服强度。
(3)疲劳寿命： 机件疲劳失效前的工作时间。
(4)疲劳断裂：经历了裂纹萌生和扩展过程。 断口上显示出疲劳源、疲劳裂纹扩展区与瞬时断裂区的特征。
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二、疲劳破坏的概念和特点
2．疲劳破坏的特点： (1)一种潜藏的突发性破坏，呈脆性断裂。 (2)疲劳破坏属低应力循环延时断裂。 (3)对缺陷具有高度的选择性。 (4)可按不同方法对疲劳形式分类。 按应力状态分， 有弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、接触疲劳及复合疲劳。 按应力高低和断裂寿命分， 有高周疲劳(低应力疲劳，σ＜σs)和低周疲劳(高应力疲劳或应变 疲劳)。
前言
• 1850-1860,Wöhler先生用试验方法研究了车轴的断裂事故， 提出了应力-寿命图（S-N)和疲劳极限概念。
• 1870-1890，Gerber研究了平均应力对寿命的影响， Goodman提出了完整的平均应力影响理论。突破了疲劳只与载 荷幅值有关的理论界限。
• 1920-Griffith用能量法研究了含裂纹体的有关材料强度理论， 初步奠定了事隔20年后由Irwin发展起来的断裂力学理论基础。
三、疲劳断口的宏观特征
3、疲劳区： (1)断口较光滑并分布有贝纹线(或海滩花样)，
有时还有裂纹扩展台阶。 (2)断口光滑是疲劳源区的延续，
其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱； (3)贝纹线是疲劳区的最典型特征，
一般认为是因载荷变动引起的。 每组贝纹线好像一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，
凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。
变动载荷在单位面积上的平均值。
4、变动应力分类：
规则周期变动应力(或称循环应力)；
无规则随机变动应力。
5、循环应力：
周期性变化的应力。
有正弦波、矩形波和三角波等。
最常见的为正弦波。
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一、疲劳破坏的变动应力
6、表征应力循环特征的参量
①最大循环应力σmax，
最小循环应力σmin；
②平均应力