弯曲疲劳裂纹萌生过程的细观试验与分析!.PDF

第 卷第 期 河 海 大 学 学 报 # ! HIJ K# CI ’ ! 年 月 ! ! @A2BCDE AF 6A6DG 2CGH;B:G)9 @L K ! 弯曲疲劳裂纹萌生过程的细观实验与分析! 洪宝宁 （河海大学土木工程学院 南京 !$$(） 摘 要 基于细观实验，对夹杂物附近疲劳裂纹萌生的形式、方向和过程等进行了分析 结果表明： ’ 夹杂物与基体弹塑性、热性上的差异导致不同萌生形式；表面层应变状态与表面法向间的取向决定 萌生方向和扩展平面；萌生过程以小裂纹汇合方式进行’ 关键词 细观实验；疲劳；裂纹萌生 中图号 )*%$ 大量实验观察表明，在弯曲疲劳中，夹杂物附近是主要的裂纹萌生源 早在 年代， 便已意识到 ’ +$ ,-../01 ［］ 这个问题，并进行了一些研究工作 ! ’ 此后，不断有人用力学理论和实验分析来研究这类问题 ，但由于数学上 的困难和实验手段的限制，至今仍尚未完全解决 本文从细观层次上作了进一步观察和分析 ’ ’ ! 试样和实验设备 试样选用电子器件的常用材料铜（牌号 ），其形状和几何 )2! 尺寸如图 所示 （加载是在可进行振幅为 ， ， 和 ! ’ 3 44 5 44 ( 44 !$ 的自制弯曲疲劳机上完成 实验记录是通过 函数 44 ’ 6,#$35*789 记录仪（记录宏观力学量如 ， 等）、扫描电镜:;（采集的显微 !!# 图像）和计算机数字图像处理系统（定量计算）实现’ 图 试样的形状和尺寸（ ） ! （ ） 3 试验观察和分析 #$% ! ’$() *+, -.*/) 01 -/)2$)+ 3 4 ! 夹杂物附近疲劳裂纹萌生形式 夹杂物造成不同形式的疲劳裂纹萌生，主要原因是夹杂物与基体弹塑性和热力学性质上存在差异’ 热膨胀系数大于基体的夹杂物，在热处理后比周围材料收缩得快，使基体与夹杂物交界处产生应力，削 弱了夹杂物与基体的结合强度，易导致夹杂物与基体脱开，造成应力应变集中而萌生疲劳裂纹’ 实验观测试 样表面