金属疲劳断裂的特点(金属疲劳断裂的特点疲劳极限的测试方法及工程意义)

任何材料都会发生疲劳破坏，因此在设计零部件及工程结构等时必须考虑到材料遭受疲劳破坏的时限，以免造成不必要的财产损失和人身伤亡事故。

对于钢材，在疲劳破坏之前并没有明显的变形，是一种突然发生的断裂，断口平直，属于反复荷载作用下的脆性破坏。

金属疲劳断裂的特点疲劳极限的测试方法及工程意义

谈到金属疲劳，大家一定觉得很奇怪，难道金属也会疲劳吗？会的。它跟人一样，超过了一定限度，就会疲劳。

我们不妨用铁丝做个实验，如果直着去拉，那是很难折断的，但要是反复弯折，就很容易弄断了。

这说明，像钢铁这样的金属，在反复变化的外力作用下，它的强度要比在不变外力作用下小得多。

人们便把这种现象叫做金属疲劳。

金属虽然像人一样会发生疲劳，但却同人的疲劳有着本质的区别；人疲劳后，经过一定的休息就可以恢复，而金属疲劳则永远不能恢复，因而造成许多恶性破坏事故，如轮船沉没，飞机坠毁，桥梁倒塌等。

据估计，在现代机器设备中，有80%——90%的零部件的损坏，都是由金属疲劳造成的。

因为金属部件所受的外力超过一定限度，在材料内部抵抗最弱的地方，会出现人眼察觉不到的裂纹。

如果部件所受外力不变，微小的裂纹就不会发展，材料也不易损坏。

如果部件所受的是一种方向或大小经常重复变化的外力，那么，金属材料内部的微小裂纹就会时而张开，时而相压，时而互相研磨，使裂纹扩大和发展。

当裂纹扩大到一定程度，金属材料被削弱到不再能承担外力时，只要有一点偶然的冲击，零部件就会发生断裂。

所以，金属疲劳造成的破坏往往都是突如其来，没有明显的迹象让人察觉。

金属“疲劳”一词，最早是由法国学者J·V．彭赛提出来的。

但对金属疲劳进行研究的，则是德国科学家A·沃勒，他在19世纪50年代就发现了表现金属疲劳特性的S——N曲线，并提出了疲劳极限的概念。

尽管对金属疲劳的研究已经有100多年了，作为综合性的应用学科，已经从物理学中的固体力学和金属物理学领域中分离出来，但许多问题仍没有得到解决。

现在，人们对金属疲劳问题仍在不懈地探索着。

其中人们最为关注的，是如何对现代化工业设备采取预防和保护措施，防患于未然。

比如，选择具有较高抗疲劳性能的材料、防止应力集中、合理布局结构、提高构件表面加工质量和采用一些新技术和新工艺等。

再就是从理论上探讨金属疲劳造成破坏的原理是什么。

在这方面，科学家们进行了各种各样的分析和研究。

在疲劳破坏机理的研究中，就有人提出循环软化、滑移、错位、空洞合并和拉链等说法；在疲劳积累损伤方面，目前已建立了几十种损伤理论，包括线性理论、修正理论经验公式和半经验公式等；在疲劳裂纹扩展方面，已提出了几十个裂纹扩展公式。

但这些观点和实验方法，都具有很大的局限性和片面性，还需科学家们付出更大的辛劳和努力。

金属疲劳问题是现代工业面临的大敌，如不及时解决，将会遗患无穷。所以，现在世界各国的科学家都在进行不懈的努力，力图克服这个领域中的种种疑难。相信在不远的将来，这方面的研究会有重大的突破。