【精品】紅外綜述

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1、紅外綜述金屬在交變應(yīng)力或應(yīng)力循環(huán)下，逐漸產(chǎn)生帶有選擇性的累積損傷，經(jīng)過一段時間發(fā)生帶有局部特征的斷裂，這種現(xiàn)象稱作金屬疲勞。金屬疲勞現(xiàn)象從古代就為人們所知曉,但認貞進行研究是從I?八世紀二十年代才開始的。最初是為了解決礦山卷揚機經(jīng)常在服役時突然發(fā)生斷裂問題，以后還對鐵道是用的車輛、車軸、橋梁、鋼軌等進行了試驗研究。并且1952年5月，英國海外航空公司的9架“彗星”飛機投入航線開始運營。它標志著民用航空技術(shù)進入一個商業(yè)化的、更成規(guī)模的全面發(fā)展階段。但是從1954年1月10日，“彗星”1號飛機墜入地中海開始不到一年

2、的時間里共有三架“彗星”失事，而且都是以相同的方式在空中解體，最后的調(diào)査結(jié)果是：“彗星”號飛機在飛行中由于金屬部件發(fā)牛裂痕而造成了解體事故。這種裂痕的原因就是金屬疲勞。這三起事故更加引起了人們對金屬疲勞的重視。自那Z后人們開始了對金屬疲勞檢測的車視,但是因為金屬疲勞所引起的事故近兩年還是有所發(fā)生的，如2002年臺灣華航的一架波音747墜毀機上225人全部遇難，后據(jù)臺灣“飛安會”稱：華航飛機由于金屬疲勞，造成空中解體。另外金屬疲勞除了會造成空難Z外，金屬疲勞會引起車輪斷裂和火車顛覆。1998年6刀3H,德國一列高

3、速列車在行駛中突然出軌。事故是因為一節(jié)車廂的車輪內(nèi)部疲勞斷裂而引起，導(dǎo)致了近50年來德國故慘重鐵路事故的發(fā)牛。并且汽車開上兩三年之后車體某些部位好象有松動的感覺或雜音產(chǎn)牛，又查不出具體原因，其實這也是金屬疲勞所致，一旦剎車系統(tǒng)發(fā)生疲勞損傷，很可能釀成慘劇……金屬疲勞檢測技術(shù)的發(fā)展狀況韋勒在1852—1869年以鐵道車輛為對彖進行了大量的疲勞試驗研究，并提出火午部件應(yīng)該主要根據(jù)循環(huán)應(yīng)力強度進行設(shè)計。開始他以15次/分的頻率對實物進行拉伸疲勞試驗，后來以72次/分的頻率用小型試樣進行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗等，他還建議疲勞

4、試驗結(jié)果繪成應(yīng)力與循環(huán)?循環(huán)周次關(guān)系的S-N曲線（也稱為韋勒曲線）。在這之后很長的一段時間里金屬疲勞的研究是以應(yīng)力作為基本參量的，研究金屬在交變應(yīng)力下的抗力特征。后來人們發(fā)現(xiàn)許多金屈構(gòu)件的破壞大多是由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)處和受剛性約束局部地區(qū)受很人應(yīng)變集中反復(fù)作用的結(jié)果。循環(huán)大應(yīng)力的反復(fù)作用，顯著改變金屬的流變性能與斷裂抗力，是決定金屬循環(huán)強度的重耍因素。為了確定金屬在循環(huán)大應(yīng)力反復(fù)作用下的抗力特征及循環(huán)5—￡反應(yīng)，通常是將試樣在一定應(yīng)變范圍之I'可進行反復(fù)循環(huán)加荷試驗，及恒應(yīng)變控制低周期疲勞試驗。他的研究始于1912

5、年但是三十多年后才引起人們對他的重視。九十年代初期提出塑性應(yīng)變范圍5sp與斷裂循環(huán)次數(shù)N（的卜?列Coffin-Manson幕次數(shù)關(guān)系式后，應(yīng)變控制低周期疲勞研究才進入定量階段：込N；=C°后來基于短時拉伸試驗町視為卩二丄的低周期疲勞特殊悄況，曾試圖根丿4據(jù)短時拉伸性能判據(jù)估計金屬的低周期頻率性能。最初提出'四點法'，后來又提出了’通用斜率法’，大量數(shù)據(jù)表明，通用斜率法比四點法更為精確。后來又有人提出'10%規(guī)則’但是這種方法過于粗糙。七十年代初期提出了'應(yīng)變范圍劃分法'，他的特點是把應(yīng)變方式化分成塑性應(yīng)變和蠕

6、變兩種，同時也認為應(yīng)變轉(zhuǎn)換方式對疲勞壽命也有影響，從而提出拉應(yīng)變與壓應(yīng)變轉(zhuǎn)換方式Z間的羞別。這種方法在一?定條件下可以簡便的估計疲勞壽命，曲線性損傷定則得到的結(jié)果大致相同，是一種比較適用的方法。繼通用斜率法Z后，乂提出一種'特征斜率法'，可以說他是通用斜率法的一種修正式。大量實驗數(shù)據(jù)表明特征斜率法比通用斜率法更符合實際情況，只要試驗溫度不導(dǎo)致顯著的蠕變效應(yīng)、月?應(yīng)變范圍并不太低，應(yīng)用特征斜率法估計低周期疲勞壽命是足夠令人滿意的。現(xiàn)行的很多算法人多是基于韋勒圖和以上兒種理論的改進，如臺階式疲勞試驗。標準的臺階式疲

7、勞試驗是試樣在給定應(yīng)力水平下加載至N次循環(huán)。典型地至106或10根據(jù)試樣破壞與否來決定下個試樣將在較低應(yīng)力幅度或較高應(yīng)力幅度下試驗。通過采用數(shù)10根試樣重復(fù)試驗，就能滿意地估算出對應(yīng)于N次循環(huán)的破壞應(yīng)力值。繪制破壞應(yīng)力對應(yīng)于循環(huán)次數(shù)N的曲線，即得到所謂的Wolher曲線。對于低循環(huán)次數(shù)N,曲線有第1個極限值：靜態(tài)斷裂應(yīng)力（即極限強度，在一個1/4循環(huán)下的斷裂）。對于高循環(huán)次數(shù)N,曲線有漸近線：此破壞應(yīng)力接近疲勞極限。此極限被定義為是這樣的應(yīng)力幅度水平，衣此應(yīng)力幅度下，保證結(jié)構(gòu)件的無限壽命時間。實際上，人們是將

8、或10°次循環(huán)壽命的破壞應(yīng)力定義為這一?疲勞極限，取10,或IO?循環(huán)次數(shù)要取決于應(yīng)用情況。結(jié)果的分散性，即對于給定的應(yīng)力幅度水平，不同的試樣代表短些或長些的時間，這是通常的事實。這是由于材料顯微組織本身（離析、夾雜物等）、表血質(zhì)量（表血缺陷）、環(huán)境條件（試樣在加載試驗機上的夾緊方式等）。這一不可避免的分散性加人了所需要的試樣數(shù)量和試驗次數(shù)。另外，對于某些類型的材料，其Wo1her曲線