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船用配件疲劳断裂的形成过程

来源:/news/228.html 发布时间:2019-08-05
船用配件疲劳断裂的形成过程
船用配件的疲劳断裂是在较长时间内逐渐形成的破坏。船机配件在交变载荷作用下首先在表面缺陷处产生微裂纹,随后裂纹时而扩展,时而停滞,以致断裂。这一断裂过程从疲劳断裂的断口特征的三个区域得到证实。
①疲劳裂纹的形成
疲劳裂纹的裂纹源位于船用配件表面应力较大处,即有应力集中的部位或船机配件近表面的材料内部,即材料内部有严重的冶金缺陷或组织缺陷处。格雷特船用配件表面的裂纹源多是表面上有油孔、过渡圆角、台阶、粗大刀痕等应力集中处在交变应力作用下形成的微裂纹;船机配件近表面材料内部由于冶炼和冷、热加工的缺陷、晶体滑移和晶界缺陷等在交变应力作用下产生的微型纹。
②疲劳裂纹的扩展

船用配件表面或近表面处一旦出现疲劳微裂纹就会在交变应力作用下扩展。疲劳裂纹扩展分为两个阶段,首先在已形成的微裂纹处,即疲劳源处裂纹沿大切应力方向(和正应力方内近似成45°角)向船机配件内部扩展。扩展的深度较浅,扩展的速度也很小。这是裂纹扩展的一阶段。随后裂纹扩展的方向改变,裂纹沿着与正应力垂直方向扩展,即裂纹扩展的第二阶段。此时正应力对裂纹的扩展有着重要作用,使裂纹向船机配件内部扩展的深度和速度远远超过一阶段。在交变的正应力作用下,裂纹时而扩展,时而停滞。船机配件裂开处的两个面时而闭合,时而分开,以致在两个断面上形成“贝纹状”。裂纹源附近裂纹扩展较慢,两个断裂面长时间相互摩擦与研磨,使断面光滑并有稀疏的贝纹;较远处的裂纹扩展较快,两个断裂面相互研磨时间短,使断裂面粗糙,贝纹细密。



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