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1、1.名词解释交变载荷 疲劳 疲劳寿命 疲劳源 驻留滑移带2.简述疲劳破坏的基本特征。3.简述疲劳断口的宏观特征。4.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点。1.名词解释交变载荷：是指大小、方向或大小和方向都随时间作周期性变化或非周期性变化的一类载荷。疲劳：材料在循环载荷的长期作用下，即使受到的应力低于屈服强度，也会因为损伤的积累而引发断裂的现象叫做疲劳。疲劳寿命:机件疲劳失效前的工作时间或循环周次。疲劳源：是疲劳裂纹萌生的策源地，多出现在机件表面，常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连。驻留滑移带：在循环载荷的作用下，即使循环应力未超过材料屈服强度，也会在试件表面形成循环滑移
2、带，即使去除了，再重新循环加载后，还会在原处再现。故称这种永留或再现的循环滑移带为驻留滑移带（持久滑移带） 。2.简述疲劳破坏的基本特征。疲劳破坏与静载或一次性冲击加载破坏比较具有以下特点：疲劳是一种潜藏的突发性破坏（脆性断裂）在静载下显示韧性或脆性破坏的材料，在疲劳破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂，易引起安全事故和造成经济损失。疲劳破坏属低应力循环延时断裂对于疲劳寿命的预测就显得十分重要和必要(订寿) 。疲劳对缺陷（缺口、裂纹及组织）十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性。因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用；组织缺陷（夹杂、疏松、白点、脱碳等） ，将降低材料的局部强度，
3、二者综合更加速疲劳破坏的起始与发展。3.简述疲劳断口的宏观特征。典型疲劳断口具有 3 个特征区疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区疲劳源：是疲劳裂纹萌生的策源地，多出现在机件表面，常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连。疲劳裂纹扩展区：是疲劳裂纹亚晶界扩展形成的区域。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；贝纹线是疲劳区的最典型特征，疲劳区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。瞬断区：是裂纹失稳扩展形成的区域。该区的断口比疲劳区粗糙，宏观特征如同静载，随材料性质而变。脆性材料断口呈结晶状；韧性材料断口，在心部平面应变区呈放射状或人字
4、纹状，边缘平面应力区则有剪切唇区存在。5.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点。解：金属材料的裂纹扩展分两个阶段：沿切应力最大方向向内扩展；沿垂直拉应力方向向前扩展。疲劳断口一般由疲劳源、裂纹扩展区、瞬断区组成。有贝纹线（宏观）和疲劳条带（微观） 。 陶瓷材料裂纹尖端不存在循环应力的疲劳效应，裂纹同样经历萌生、扩展和瞬断过程。对材料的表面缺陷十分敏感，强烈依赖于环境、成分、组织结构，不易观察到疲劳贝纹线和条带，没有明显的疲劳区和瞬断区。 高分子材料在高循环应力作用下出现银纹，银纹转变为裂纹并扩展，导致疲劳破坏。低应力条件下，疲劳应变软化。分子链间剪切滑移产生微孔洞，随后产
5、生宏观裂纹。循环应力作用下温度升高，产生热疲劳失效。 复合材料有多种损伤形式，如界面脱落、分层、纤维断裂等，不会发生瞬时的疲劳破坏，较大应变会使纤维基体变形不协调引起开裂，形成疲劳源。疲劳性能和纤维取向有关。5.名词解释疲劳曲线 疲劳强度 条件疲劳强度 过负荷持久值 缺口敏感度热疲劳6.说明下列符号的意义 -1 -1p -1 -1N7.试述金属表面强化对疲劳强度的影响。8.材料延寿的主要方法有哪些？疲劳曲线：在交变载荷下，材料所承受的最大交变应力（ max 或 S）与断裂循环周次（N）之间的关系曲线称为疲劳曲线。疲劳强度：具有水平段疲劳曲线的材料，其水平线所对应的应力称为疲劳强度(或疲劳极限)
6、 。记为 1 。条件疲劳强度：无水平段疲劳曲线的材料，规定 N010 7 或 108 时所对应的应力称为条件疲劳强度(或有限寿命疲劳极限)。过负荷持久值：材料在高于疲劳强度的一定应力下工作，发生疲劳断裂的应力循环周次称为材料的过载持久值，也称为有限疲劳寿命。缺口敏感度：材料在交变载荷作用下的缺口敏感性，即疲劳缺口敏感度 qf。反映疲劳过程中材料发生应力重新分布，降低应力集中的能力。 qf=(Kf-1)/(Kt-1)Kt 理论应力集中系数； Kf 疲劳缺口系数(有效应力集中系数) 热疲劳：机件在由温度循环变化产生的循环热应力及热应变作用下，发生的疲劳。符号意义 -1：疲劳强度。对称循环应力作用下
7、的弯曲疲劳极限（强度） 。 （是在循环应力周次增加到一定临界值后，材料应力基本不再降低时的应力值；或是应力循环 107 周次材料不断裂所对应的应力值。 ） -1p：对称拉压疲劳极限。 -1：对称扭转疲劳极限。 -1N；缺口试样在对称应力循环作用下的疲劳极限。 7.试述金属表面强化对疲劳强度的影响答：表面强化处理可在机件表面产生有利的残余压应力，同时还能提高机件表面的强度和硬度。这两方面的作用都能提高疲劳强度。 表面强化方法，通常有表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等。 表面喷丸及滚压：喷丸是用压缩空气将坚硬的小弹丸高速喷打向机件表面，使机件表面产生局部形变硬化；同时因塑变层周围的弹性约束，又在塑变层内产生残余压应力。 表面滚压和喷丸的作用相似，只是其压应力层深度较大，适合于大工件；而且表面粗糙度低，强化效果更好。 表面热处理及化学热处理：除能使机件获得表硬心韧的综合力学性能外，还可以利用表面组织相变及组织应力、热应力变化，使机件表面层获得高强度和残余压应力，更有效地提高机件疲劳强度和疲劳寿命。
