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（1）I区为近门槛区（疲劳裂纹初始扩展阶段） 裂纹扩展速率随着△K的降低而迅速降低，da／dN→0。与此相对应△K值称为疲劳裂纹扩展门槛值，记为△Kth。 △K≤△Kth 时，da／dN＝0。 △Kth为裂纹扩展门槛值。实验测定的裂纹扩展门槛值常定义为：da／dN＝1-3×10-10 时的△K值。I区接近于△Kth ，故又将I区称为近门槛区。该区所占寿命较短。 疲劳的分析和预测 疲劳试验机的结构 常用的试验机有旋转弯曲疲劳试验机，高频疲劳试验机，扭转疲劳试验机等。 (1)旋转弯曲疲劳试验机 将试样夹持在支架夹具内，根据试验应力确定所用的载荷，然后启动机器，当电机拖动试样高速旋转时，试样上的应力值拉压对称交变，使材料承受对称疲劳应力，直至出现疲劳断裂，然后，停机，进行下一试样的试样。试验中试样受铅垂力作用而承受纯弯矩，该试验机价廉实用，生产中使用比较广泛，但固定不变的对称循环受力形式又局限了它的使用范围。 高频疲劳试验机： 依靠共振特性对试样加力，应力交变频率高，可进行拉压疲劳、弯曲疲劳、甚至扭转疲劳。对称循环与非对称循环均可。 因其共振工作特性，不能进行橡胶、塑料和进入塑性范围的金属材料的疲劳实验。 电液伺服试验机： 用电信号控制电液伺服阀，并利用精密的负荷、变形、位移等测量和反馈信息，实现对试样的载荷、变形、位移等的数值、波形和频率控制，可以进行常幅、变幅和随机疲劳试验。 SEM 高温疲劳试验机 SEM高温疲劳试验机是带扫描电子显微镜的疲劳试验机。用于在疲劳试验过程中动态时实观测样品表面的微观破坏。可进行拉-拉、拉-压、三点弯曲疲劳试验及800℃以下的高温试验。 适合金属、陶瓷、岩石材料的常温、高温疲劳性能测试和样品表面形貌、裂纹扩展的测试 特? 点 1.?电子显微镜SEM与试验机采用一体化结构，具有高防振效果。2.?可以在利用SEM观察的同时，进行裂纹扩展观察试验。3.?可以在常温～800℃温度范围内，重复向样品加载。4.?试验过程中，可以使SEM的视野与样品的变形同步。 二 疲劳强度 1 对称循环的疲劳强度 σ－1 表示 2 不对称循环疲劳强度 依据疲劳图确定 AHB线上的最大应力值 为σ－1 σmax和 r表示疲劳图 各种对应的疲劳强度就是此类载荷的最大应力。 交变载荷：σmax =σ-1 脉动载荷：σmax =σ0 波动载荷：σmax =σr σa-σm疲劳图 图形特征：曲线上各点的疲劳强度σr =σm +σa 。 特殊点：A. σm =0，表示交变载荷σ-1 =σa=σmax。 B. σa =0，表示静载荷σm =σb。 σmax和σmin疲劳图 原点出发的每一条射线代表一种应力循环特性：tga=r=σmin /σmax 负45度，r=-1，为交变载荷，B点：σ-1 =σmax 正45度，r=1，为静载荷，D点：σb =σmax 纵坐标，r=0，为脉动载荷，C点：σ0 =σmax 根据经验，可对表示平均应力对疲劳寿命影响的这几个关系式作如下评论： Goodman公式， σa＝σ-1（1-σm/σb) (8-5a) Geber公式， σa＝σ-1[1-(σm/σb)2] (8-5b) Soderberg公式， σa＝σ-1（1-σm/σs) (1)对大多数工程合金，Soderberg关系对疲劳寿命的估计比较保守； ?(2)对脆性金属，包括高强度钢，其抗拉强度接近真实断裂应力，用 Goodman关系来描述或估计疲劳寿命与实验结果吻合得很好； (3)对塑性材料，用Gerber关系较好。 3 不同应力状态下的疲劳强度 弯曲、扭转、抗压疲劳强度彼此之间存在一定的关系 一般情况下 弯曲对称拉压扭转疲劳强度 4 疲劳强度和静强度之间的关系 三 疲劳切口敏感度 光滑试件的疲劳极限σ-1， 切口试件的疲劳极限σ-1n。 疲劳强度缩减系数Kf=σ-1/σ-1n 疲劳切口敏感度qf =(Kf -1)/(Kt -1) qf=0，Kf =1，疲劳极限不因切口存在而降低，材料对缺口完全不敏感； q =1，Kf = Kt，对切口敏感。 实验表明，q之值随材料强度的升高而增大，高强度材料的疲劳切口敏感度较高。 对a-N曲线求导，即得裂纹扩展速率da／dN，也就是每循环一次裂纹扩展的距离，单位为 m／次数 四 疲劳裂纹扩展速率及门槛值 1 疲劳裂纹扩展速率的测定 在固定的载荷和应力比R下进行。实验时每隔一定的加载循环数，测定裂纹长度a，作出a-N关系曲线 da/dN-疲劳裂纹扩展速率 a趋近ac, da/dN- ∞ da/dN和应力幅值Δσ 有关，应力增加，裂纹扩展加快，ac减少 典型的疲劳裂纹扩展速率曲线 2 疲劳裂纹扩展速率曲线可以分为三个区： 应力强度因子幅 ΔKI=KMAX-KMIN=(Y