裝配零件樣品磨損試樣試樣檢測分析圖像顯微鏡
復合效應
前面所述的兩種或多種失效形式可以共同作用,這樣產生的影響將比
它們單獨作用時的影響更大,也就是說,存在一個協(xié)同效應。在高溫進行
循環(huán)加載時,蠕變和疲勞就可以產生這樣的加強效應,發(fā)電廠的蒸汽渦輪
機和飛機的燃氣渦輪發(fā)動機可能會發(fā)生這種情況。
兩個裝配零件之間很小的相對滑動會造成零件發(fā)生磨損,這種磨損與
循環(huán)載荷的共同作用會使零件表面損傷,進而引起開裂,這種情況稱為微
振磨損疲勞。它將導致某些組合材料在異常低的應力水平下失效。例如采
用冷縮配合或壓裝方式安裝在軸上的齒輪就可能會發(fā)生微振磨損疲勞。同
樣,腐蝕疲勞是循環(huán)載荷和腐蝕共同作用的結果,必須在海水中使用的承
受循環(huán)載荷的鋼質元件經常會出現(xiàn)這種失效問題,如海上油井平臺上的結
構構件。
材料性能會由于各種環(huán)境的影Ⅱ向而隨著時間的推移而下降。例如:
陽光的紫外線會引起一些塑料變脆;木料強度會隨著時間的推移而降低,
尤其是當它暴露在潮濕環(huán)境中時。再例如鋼如果長時間暴露在中子輻照環(huán)
境中就會變脆,這會影響核反應堆的使用壽命。
如果載荷重復(循環(huán))的次數(shù)太多,比如幾百萬次,則稱這種情況為
高周疲勞。相反,低周疲勞是由次數(shù)相對較少的循環(huán)引起的,比如幾十次
,幾百次或幾千次。低周疲勞通常伴隨著相當大的塑性變形,而高周疲勞
則與相對較小的變形(主要是彈性變形)有關。反復地加熱和冷卻會因溫
度變化產生膨脹和收縮,進而產生循環(huán)應力,導致熱疲勞的發(fā)生。
裂紋可能在構件制造的過程中就已經存在了,或者可能在構件服役早
期就開始形成了。必須強調的是,這些裂紋可能會通過疲勞進行擴展,一
旦這些裂紋足夠大,就能導致脆性或韌性斷裂的發(fā)生??梢杂闷诹鸭y擴
展這個術語來表示這種情況,也可以用前面提到的斷裂力學技術來進行分
析。例如,大型飛機內部通常會存在裂紋,可以采用疲勞裂紋擴展分析技
術對這些飛機進行定期檢查和維修。
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