鋼構(gòu)件的疲勞破壞機(jī)理
2024-10-16 14:05 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
鋼構(gòu)件的疲勞破壞機(jī)理涉及到微觀層面的材料行為變化，通常包括以下幾個階段：
（疲勞破壞機(jī)理）
一、微觀裂紋的萌生
疲勞破壞的起始階段是在材料內(nèi)部或者表面產(chǎn)生微觀裂紋。這些裂紋往往是在材料的弱點處形成，比如晶界、夾雜物、表面劃痕、孔洞或者是焊接接頭等地方。這些缺陷會成為應(yīng)力集中的源點，使得局部應(yīng)力顯著高于平均應(yīng)力水平。
二、裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展
一旦微觀裂紋形成，隨著應(yīng)力循環(huán)的進(jìn)行，裂紋將沿著最有利的方向逐漸擴(kuò)展。這個過程被稱為裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段。在這個階段，裂紋增長速度相對較慢，并且裂紋前端呈現(xiàn)出鋸齒狀或分叉狀，這表明裂紋是在材料內(nèi)部不斷尋找路徑來繞過障礙物。
三、裂紋加速擴(kuò)展
當(dāng)裂紋達(dá)到一定尺寸之后，它的擴(kuò)展速度會突然加快。這是因為在裂紋達(dá)到臨界尺寸之前，裂紋尖端區(qū)域的塑性變形和裂紋尖端前方區(qū)域的裂紋橋效應(yīng)可以吸收一部分能量，抑制裂紋進(jìn)一步發(fā)展。然而，當(dāng)裂紋長度超過臨界值時，材料無法繼續(xù)有效吸收能量，導(dǎo)致裂紋快速擴(kuò)展直至最終斷裂。
四、斷裂
最后一個階段是斷裂階段，此時裂紋已經(jīng)足夠長，以至于剩余的連接部分不足以抵抗施加的外力，從而導(dǎo)致材料迅速分離。
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