疲劳断裂预防措施优化

预防疲劳断裂的措施与疲劳断裂发生的原因是相对应的。提高金属零件的疲劳强度是防止零件发生疲劳断裂的根本措施，其基本途径有以下三个方面。在应力集中程度较严重的接触载荷下，残余压应力的作用更显著。超过了这个区域后疲劳裂纹扩展又恢复到正常的状态。

理论教育 2023-06-28

铸造加工缺陷对失效行为的影响

综上所述，铸造缺陷破坏了铸件金属表面及内部的连续性，往往成为应力集中源和断裂源，直接导致铸件在使用过程中失效。

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常见的磨削加工缺陷和形貌问题

磨削裂纹 磨削裂纹是目前生产中经常出现的一种加工缺陷。磨削裂纹也有两种形态混合分布的。5）在工件最表层的磨削裂纹区，往往能看到磨削烧伤带，甚至可看到有二次淬火现象。6）磨削裂纹的宏观断裂均为脆性的，但微观机制可能是脆性的，也可能是塑性的。烧伤的同时，往往伴随有磨削裂纹或剥皮。渗碳零件磨削过程中多产生此类缺陷。

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断口处理方法及分析任务

通过断口分析，在许多情况下，可以直接确定断裂原因，并为预防断裂再次发生提供可靠的依据。因此，目前的断口分析已不仅仅是一项专门分析技术，而且已发展成为一门重要的实用学科，如断口金相学及电子断口学等。

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疲劳断口的宏观特征分析

疲劳裂纹扩展区 疲劳裂纹扩展区是疲劳裂纹的亚临界扩展区，是疲劳断口上最重要的特征区域。这些特征可作为判定疲劳源区位置的依据或表面缺口影响的判据。疲劳台阶为疲劳断口上另一基本特征。实际上，前述的疲劳断口典型宏观形貌的三个区，就是疲劳断裂断口的基本宏观特征。

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叶片断裂分析及原因探讨

图8-57 轴向观察根据轴向观察与测量，叶片断裂部位的总长度约为400mm，其中在焊缝区开裂的长度占1/2稍多一点。也就是说，裂纹在图8-57中①处起裂后，先在焊缝区及叶片体扩展相当大的一段距离后，才通过应力腐蚀区并随后引起断裂。从径向断口的形貌也可以看出，微裂纹首先在未焊合区起裂，通过焊缝及叶片本体，然后才是应力腐蚀区，直至断开。

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波纹管失效原因详解

通过对失效波纹管的宏观分析，可以确定波纹管的失效原因是不同类型的腐蚀所致。因此，内三层波纹管腐蚀最重，第4层次之，第5层最轻。点蚀坑、应力腐蚀、腐蚀疲劳的共同作用，使得波纹管裂开。因此，在分析、设计和选材时，对于这一类波纹管应系统考察各种因素的影响，避免导致消除了一种影响而加重了另一种影响的作用。

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我国失效分析工作概况与优化策略

我国的失效分析工作近年来有很大的发展，主要表现在以下几个方面：1.认真总结经验，积极开展交流活动在中国机械工程学会的领导下，1980年在北京召开了全国第一次机械装备失效分析经验交流会，收集了论文和分析案例311篇，从而揭开了我国失效分析工作的新篇章。

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国外失效分析工作方法探讨

在日本，国家级的失效分析研究机构有金属材料技术研究所、产业安全研究所和原子力研究所等。

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扭转应力导致的零件失效及预防方法

在实际生产中，承受扭转应力的零件，主要有传动轴、弹簧、凸轮轴、机床丝杠等。韧性断裂是零件的最大切应力超过材料的抗剪强度引起的，解决办法是降低回火温度。脆性断裂是零件的最大正应力超过材料的正断强度引起的。

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应力腐蚀开裂原因及预防措施

在静拉应力作用下金属的腐蚀破坏一般称为应力腐蚀开裂；而在交变应力作用下金属的腐蚀破坏则称为腐蚀疲劳。1）仅当弱的腐蚀介质在金属表面形成一层不稳定的保护膜时，才有可能发生应力腐蚀开裂。杂质元素对应力腐蚀开裂敏感性影响很大。晶粒尺寸增大，钢的应力腐蚀开裂敏感性增加。

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应力集中对零件失效的影响

实践证明，在这些部位，都会产生应力集中现象。当应力集中区的最大应力大于材料的强度极限时，就会导致机械零件首先在应力集中部位或附近发生断裂失效。图2-4 典型结构的应力集中曲线1.材料的缺口敏感性应力集中对零件失效的影响，在一定程度上与材料的缺口敏感性有关。

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单向拉（压）应力优化方案

在生产实际中，受拉（压）应力的零件是多种多样的，如连杆、螺栓、钢丝绳等。许用应力 所谓许用应力就是允许达到的应力。例 国产45Si2Mn高强度螺栓，在加工制造过程中，不可避免地存在着深为a=0.5mm，半宽c=2.0mm的表面裂纹，其工作应力为σ=960MPa。由此可见，零件最大承载能力为948.5MPa，低于实际的工作应力960MPa，故发生断裂失效，又因其断裂时的应力小于材料的屈服强度，所以必然是脆性断裂。

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齿轮开裂原因及分析

导致齿轮早期开裂的主要原因是：1）齿轮表面尤其是齿根部位硬度偏低。低硬度的齿根不能承受这样的载荷，疲劳裂纹即从轮齿根部形成并扩展。本例中，齿轮轮齿表层硬度与轮齿中心硬度基本相同，而且齿根的硬度还低于齿顶和齿面的硬度。3）在疲劳裂纹扩展前沿形成应力集中，使实际应力水平提高，从而促进了裂纹扩展。

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应力状态分析与强度理论探析

可求出纯切应力状态的主应力为在这里，σ2=0。显然，在复杂应力状态下，不能再仿照在简单应力状态下的试验方法来确定强度条件。对于在不同的应力状态下如何表示材料的抗力，人们提出了种种假说，推测材料在复杂受力状态下破坏的原因，这就是强度理论，常见的有五种，见表2-5。对塑性材料应采用第三或第四强度理论。

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腐蚀失效的分析与预防措施

包括直接经济损失估算和因事故引起的间接经济损失估算。对于重大事故，必要时对上述分析所得的初步结论进行验证。综合讨论及总结 得出结论，提出处理方案及预防措施，最后写出总结报告。在失效分析时只能根据具体的失效情况提出具体的预防措施。

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