力学基本试验---------金属疲劳试验

在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属疲劳。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。金属断裂过程的试验即为金属疲劳试验，原理是利用金属试样或模拟机件，在低于屈服点的交变载荷循环作用下，记录发生疲劳断裂时的载荷作用频次，1829年德国人阿尔贝特(J.Albert)为解决矿山卷扬机服役过程中钢索经常发生突然断裂，首先以10次/分的频率进行疲劳试验。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下突然断裂，疲劳断裂与其它断裂可以通过观察断口截面形态加以区别，疲劳断口可明显地分为三个区域：一是边缘非常光滑圆钝的疲劳源，原因是在最原始出现裂纹的地方磨损时间最长；二是较为规则光滑带有纹路的裂纹扩展区，机制是在交变应力作用下形成的裂纹时而张开、时而闭合、相互挤压反复研磨作用下形成，载荷间断作用与大小的变化又形成多条裂纹前沿线；三是较为粗糙的断裂区，该区是最后断裂裂纹还没有波及的连接区突然断裂形成，因缺少了反复研磨的过程而显得非常粗糙。临床上如果我们认真观察的话，内植物疲劳断裂时也存在典型的这一断口形态。