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              卓越科技:彈簧材料的抗疲勞性

              發(fā)布時(shí)間:2020-04-01 16:46:06來(lái)源:

              彈簧材料的抗疲勞性在交變應力作用下,彈簧材料發(fā)生斷裂的現象叫疲勞斷裂,此時(shí)的應力值遠低于抗拉強度。疲勞斷裂在斷裂前沒(méi)有明顯的塑性變形,其斷口外觀(guān)通常呈現為平滑區和粗顆粒區兩部分衡量材料抗疲勞性的主要指標是疲勞極限,其物理意義是:在交變載荷的條件下,材料承受無(wú)限多次的應力循環(huán)而不被破壞的極限應力。
              在工程上提供疲勞性能的基本方法通常是依靠試驗獲得金屬材料的疲勞曲線(xiàn)(S-N曲線(xiàn)),即建立應力幅S與相應的斷裂周次N之間的實(shí)測關(guān)系曲線(xiàn)
              應力種類(lèi)(如反復彎曲、拉壓、反復扭轉或復合應力)不同時(shí),其疲勞極限不同。材料的疲勞現象存在以下一些規律。

              • 工件承受的變應力最大值越高,斷裂前所能承受的應力循環(huán)周次N越??;而應力最大值越低,斷裂前的應力循環(huán)周次 N 越大。在一定條件下,當應力最大值低于某值時(shí),材料可經(jīng)受無(wú)限次應力循環(huán)而不發(fā)生斷裂。循環(huán)應力與斷裂周次間的關(guān)系,即疲勞曲線(xiàn)(S-N曲線(xiàn))。從該曲線(xiàn)可明顯地看到,當應力最大值低于某值后,曲線(xiàn)逐漸與橫坐標平行,成為定值,此時(shí)的應力值即為疲勞極限。
              • 實(shí)踐證明,大多數鋼鐵材料的疲勞曲線(xiàn)在10的7次方周次后變?yōu)樗?,而有色金屬和某些超高強度鋼的疲勞曲線(xiàn)無(wú)明顯水平部分,需經(jīng)10的8次方周次或更多周次應力循環(huán)后才能有條件地確定疲勞極限。為了方便起見(jiàn),常根據實(shí)際需要規定一有限值(一般為5×10的7次方或10的8次方周次),把應力循環(huán)周次超過(guò)此有限值而不斷裂的最大應力稱(chēng)為材料的條件疲勞極限。
              • 對于受正負交變循環(huán)應力作用的材料,在最大應力相同的前提下,應力為對稱(chēng)循環(huán)相比應力為不對稱(chēng)循環(huán)而言對材料造成的損害更大。當應力為不對稱(chēng)循環(huán)時(shí),若最大應力相同,則應力循環(huán)不對稱(chēng)的程度越大,試件斷裂前經(jīng)受的應力循環(huán)周次越多,亦即對材料造成的損害越小。
              • 不同材料,雖有相同的疲勞極限,但其疲勞曲線(xiàn)斜線(xiàn)部分的左右位置和傾斜角大小可能不同。這表明材料對疲勞過(guò)載荷(應力超過(guò)疲勞極限時(shí)的載荷)的抗力不同。疲勞曲線(xiàn)傾斜部分各點(diǎn)的應力水平與相對應的循環(huán)周次稱(chēng)為過(guò)載持久值或有限周次的疲勞強度。全面評價(jià)材料的疲勞抗力時(shí),應有完整的疲勞曲線(xiàn)。
              • 材料的疲勞曲線(xiàn)是由實(shí)驗測定的,實(shí)驗數據的分散性是很大的。嚴格地說(shuō)S-N曲線(xiàn)實(shí)際上是一個(gè)曲線(xiàn)帶。因此,疲勞曲線(xiàn)應看作是一組試驗所得的分散帶的均值。當疲勞數據足夠多時(shí),可將數據用概率統計法畫(huà)出不同破壞概率的一組疲勞曲線(xiàn),即P-S-N曲線(xiàn),其中P表示疲勞破斷概率。通常繪出的S-N曲線(xiàn)相當于破斷概率P=50%的P-S-N曲線(xiàn)
              • 影響彈簧疲勞性能的因素很多,除去材料本身外,零件的制作工藝、使用環(huán)境等都有不同的影響。因此對于一些重要的零件,在定型時(shí)需要進(jìn)行疲勞試驗。