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疲劳失效概述及其所带来的危害

[ 发布日期:2018-01-19 点击:874 来源:中国船舶重工集团公司第725研究所检测服务平台 【打印此文】 【关闭窗口】]
      疲劳失效是指材料在交变应力作用下,经过较长时间工作而毫无征兆地断裂的现象。工程技术人员对疲劳问题的试验和研究已经经历了一个多世纪。
      疲劳破坏现象的发现始于19世纪初叶。产业革命后,随着蒸汽机车和机动运载工具的发展,以及机械设备的广泛应用,运动部件的破坏经常发生。破坏往往发生在零部件的截面突变处,破坏处的名义应力不高,低于材料的抗拉强度和屈服点。破坏事故的原因一度使工程师们摸不着头脑,直至1829年德国人Albert W.A.用矿山卷扬机焊接链条进行疲劳试验,破坏事故才被阐明。1839年法国人J.V(彭赛列)在他的著作中使用了“疲劳”这个名词。1943年,苏格兰人W.J.M(兰金)讨论了机车车轴的破坏,认为是由于运行过程中金属性能逐渐变坏所致。次对疲劳强度进行系统试验的是德国人Wohler A.(沃勒),他提出了S-N曲线及疲劳极限的概念,为常规疲劳强度设计奠定了基础。1884年J.包辛格发现了“循环软化"现象,是首先研究循环一应变关系的人。1874年,w格伯做出了疲劳极限图即格伯抛物线。1930年,英国人J.古德曼对疲劳极限图提出了简化设计,至今在常规疲劳设计中应用。
      二:疲劳失效的危害
      疲劳失效是结构失效的一种主要形式,机械结构中多数构件受到的都是或者近似是交变应力,而疲劳失效是无征兆至少说以目前的技术手段无法发现地发生的,且一般说来疲劳破坏时的应力远低于材料的抗拉强度,甚至远低于材料的屈服点,因此断裂往往是无明显塑性变形的低应力断裂。因此工业中的疲劳失效若不加以有效预防,会造成人员和财物的巨大损失。
      据资料统计,由疲劳裂纹引起的结构失效断裂事故占总断裂事故的70%--80%以上,约有50%--90%的机械结构的破坏属于疲劳破坏。
      1954 年,世界上款商业客机de Havilland Comet 接连发生了两起坠毁事故; 1965年日本为美国建造的Sedeo型半潜式平台在交货途中破损没,造成13人死亡;1980年Alexan-derkeyland号半潜式平台在北海沉没,使一百余人葬身海底。
      除了在航空领域,海洋领域多发生疲劳事故外,疲劳失效也频繁发生在铁路公路桥梁和发电站管道上。由于一个鱼眼杆的应力腐蚀裂纹的作用,1967年美国西弗吉尼亚州普莱曾特大桥在完全没有任何征兆的情况下断裂。90年代末,高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂,以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等。