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技術(shù)支持

影響應(yīng)力集中與斷裂失效的因素
更新時(shí)間:2021-02-24   點(diǎn)擊次數(shù):3163次

零件或構(gòu)件在加工以及材料在冶煉過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些缺陷,就會(huì)在在特定部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力大于材料的強(qiáng)度極*,就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械構(gòu)件首先在應(yīng)力集中部位或附近發(fā)生斷裂失效。

(1)材料力學(xué)性能的影響通常,材料硬度越高,脆性越大,塑性和韌性越低,應(yīng)力集中作用越強(qiáng)烈,其裂紋擴(kuò)展速率也越大。

(2)零件幾何形狀的影響許多零件由于結(jié)構(gòu)上的需要或設(shè)計(jì)上的不合理,在結(jié)構(gòu)上有尖銳的凸邊、溝槽或缺口等,在加工或使用過程中,將在這些尖銳部位產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中而導(dǎo)致開裂,見圖所示。


(3)零件應(yīng)力狀態(tài)的影響當(dāng)材料質(zhì)量合格、幾何形狀合理的情況下,裂紋起源的部位主要受零件應(yīng)力狀態(tài)的影響,此時(shí),裂紋將在大應(yīng)力處形成。例如,在單向彎曲疲勞時(shí),疲勞裂紋一般起源于受力一邊的應(yīng)力大處;在雙向彎曲疲勞時(shí),疲勞裂紋一般起源于受力兩邊的應(yīng)力大處;在齒輪齒面上的裂紋,一般起源于節(jié)圓附近;具有臺(tái)階的軸,承受扭轉(zhuǎn)、彎曲、切應(yīng)力的聯(lián)合作用時(shí),裂紋一般起源于大(危險(xiǎn))截面的臺(tái)階過渡處。在這些部位,應(yīng)盡量避免人為的應(yīng)力集中,如表面的加工缺陷、溝槽、臺(tái)階過渡處的不光滑等。

(4)加工缺陷的影響由于零部件加工精度要求不高,或者沒有按照?qǐng)D樣要求加工,致使零件的實(shí)際應(yīng)力集中系數(shù)比計(jì)算值高出許多,從而使實(shí)際應(yīng)力加大,導(dǎo)致開裂失效。由于加工刀痕等加工缺陷存在,在零件以后的服役過程中,由刀痕引起的應(yīng)力集中也往往導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。
對(duì)于焊接或鑄造缺陷,如焊接接頭的咬邊、鑄件的錯(cuò)縫等,也易引起應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致使用中的開裂。

(5)裝配、檢驗(yàn)產(chǎn)生缺陷的影響
設(shè)備和構(gòu)件在安裝過程中,如果不嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范,就會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有的安裝缺陷,如構(gòu)件表面的劃傷、錘擊坑等。
在設(shè)備和構(gòu)件的檢驗(yàn)、維修中,也會(huì)造成應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致開裂。

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