影响材料与结构疲劳强度的因素(2)

材料缺陷

? ? 裂纹多萌生于表面，如在焊缝（孔眼）、铸钢（疏松）或次表面上（大夹杂改变了局部应变场），而很少在内部萌生。裂纹萌生还取决于夹杂的数量、尺寸、性质和分布，同时也与外力的加载方向有关。此外，夹杂与基体的结合强度也不容忽视。显微裂纹是百万周次寿命材料中最危险的缺陷，显微曲线则是控制着10亿周次寿命材料的寿命。由于微观尺寸下材料内部存在缺陷的几率远大于材料表面，因此超高周疲劳加载时内部萌生裂纹的几率自然大于表面。

? ? ? 脆性材料不存在应力降低或加工硬化现象，一旦出现缺口，在较小的名义应力条件下就可能发生断裂。经验表明，当存在缺口时，金属的疲劳极限降低，并且塑性越差，缺口对疲劳极限的影响越大。

加工方式

? ? ?文献中指出，在疲劳试验试样的制备过程应是导致试验数据离散性最重要的环节，如车、铣和校直等机械加工方式都与试样的最终制备质量有关。正是由于制备方式和热处理因素会影响材料的疲劳性能，尤其是热处理的影响较大，因而即使是同一批次和尺寸、形貌完全相同的试验也很难完全重复以前的疲劳试验结果。由此可见，工件的生产加工因素会导致零部件的实际疲劳寿命偏离分析计算的期望寿命值。

材料属性

? ? ?高周疲劳强度（N＞106时）与材料的硬度有关，而对于中低周疲劳，韧性是一种重要指标。在高应力条件下，高强度钢由于韧性较差，其疲劳性能较低，而低应力情况下，则具有较好的抗疲劳性能。低强度钢与之相反，中强度钢居中。一般说来弹性模量越高，裂纹扩展速率越低。晶粒尺寸的影响对裂纹扩展的影响仅存在于两种极端扩展的情况：△K→△Kth和△Kmax→△KC，对中速裂纹扩展特性没有明显的影响。断裂韧性KIC（或KC）与扩展速率是相互联系的。一般认为，材料韧性的增加会降低裂纹的扩展速度。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0610/1003.html