1、第四章船機零件的疲勞破壞（Fatigue Fracture）很多柴油機零件（如曲軸、活塞、缸蓋、齒輪、連桿螺栓等）承受交變載荷的作用，經(jīng)過長時間運行后會發(fā)生斷裂，在這些斷裂中，疲勞斷裂占8090。§4-1 金屬疲勞的概念1 疲勞斷裂的概述1.1 定義 零件或材料在交變載荷的長時間作用下，會在應(yīng)力小于sb（甚至小于ss）的情況下產(chǎn)生裂紋或突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。說明：（1）應(yīng)力：機械應(yīng)力和熱應(yīng)力（交變）。交變應(yīng)力：平均應(yīng)力：應(yīng)力幅值：應(yīng)力循環(huán)特征：；當(dāng)時，為對稱循環(huán)。（2）破壞：裂紋和斷裂。（3）特征：零件發(fā)生疲勞斷裂時具有以下特征：（1）零件是在交變載荷作用下經(jīng)過較長時間的使

2、用；（2）斷裂應(yīng)力小于材料的抗拉強度b，甚至小于屈服強度s；（3）斷裂是突然的、無任何先兆； （4）斷口形貌特殊，斷口上有明顯不同的區(qū)域；（5）零件的幾何形狀、尺寸、表面質(zhì)量和表面受力狀態(tài)等均直接影響零件的疲勞斷裂。1.2 種類1）根據(jù)應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)分： 高周疲勞破壞 特點：s小，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大（>105）,最常見（曲軸、彈簧等的斷裂）。低周疲勞破壞 特點：應(yīng)力大（>ss）,低頻加載，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)1041052）根據(jù)工作環(huán)境等分類： 熱疲勞：由于零件受溫度的變化引起熱應(yīng)力的反復(fù)作用造成的疲勞破壞。如缸蓋疲勞裂紋。 腐蝕疲勞：由于交變應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用而導(dǎo)致的疲勞破壞。 接

3、觸疲勞破壞： 由于接觸應(yīng)力的反復(fù)作用，導(dǎo)致形成金屬剝落，形成麻點。如滾動軸承、齒輪等的破壞。 其它疲勞形式：如接觸疲勞、微動磨損疲勞和激冷疲勞等。3）按應(yīng)力種類分：彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、復(fù)合疲勞等。1.3 疲勞抗力指標(biāo)表征零件材料抗疲勞性能的力學(xué)參數(shù)，主要有：疲勞極限、超載抗力、疲勞缺口敏感度等。1）疲勞極限（MPa）：當(dāng)應(yīng)力低于某一數(shù)值時，循環(huán)無限次，材料也不會發(fā)生疲勞斷裂，該應(yīng)力稱為材料的疲勞極限。材料的疲勞極限是由試驗測定。例如，常溫下的碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵，在N達107后曲線出現(xiàn)水平階段。所以這類材料是以N107時不斷的最大應(yīng)力作為疲勞極限。2）過載抗力：是衡量過載對材料疲勞抗力的影響

4、指標(biāo)。例如，柴油機緊急剎車、起動或超負荷運轉(zhuǎn)等。不適當(dāng)過載（包括過載的大小和過載循環(huán)次數(shù)的多少）將會造成過載損傷，降低材料的疲勞極限，導(dǎo)致零件的疲勞破壞。這是由于過載引發(fā)了材料內(nèi)部的微裂紋擴展達到了一定尺寸，在過載后的正常運轉(zhuǎn)中不斷擴展導(dǎo)致疲勞斷裂。由圖可以看出，材料的過載損害區(qū)越狹窄，或過載持久線ed越陡直，則過載抗力越高。過載持久值ed表示在超過疲勞極限的應(yīng)力下直到斷裂所能經(jīng)受的最大應(yīng)力循環(huán)周數(shù)。由于零件短時間過載不可避免，所以零件選材時宜選用過載損害區(qū)狹窄而又較陡直的材料。3）疲勞缺口敏感度：零件表面開有鍵槽、油孔、螺紋等各種缺口時，就會在缺口的根部產(chǎn)生應(yīng)力集中，使材料的疲勞強度降低。q

5、（Kf1）（Kt1）式中：Kt靜力理論應(yīng)力集中系數(shù)，Ktmax； Kf疲勞應(yīng)力集中系數(shù)，Kf11H Kt 是試件缺口根部處的最大應(yīng)力max與光滑試件橫截面上均勻應(yīng)力之比，與缺口的幾何形狀、尺寸及缺口曲率半徑有關(guān)，與材料性能無關(guān)。Kt值可從機械工程手冊中查得。 Kf是光滑試件的疲勞極限1與缺口疲勞極限1H之比，其與缺口的形狀、尺寸和材料性能有關(guān)。在中等強度范圍內(nèi)，材料強度越高，Kf值越大。一般KfKt。當(dāng)KfKt時，q1，表示此時疲勞應(yīng)力集中最嚴重，缺口最敏感；當(dāng)Kf1時，11H，則q=0，表明零件雖有缺口但不影響材料的疲勞極限-1，缺口最不敏感。材料的缺口敏感度q在01之間。q值越小，缺口越不

6、敏感。鑄鐵對缺口極不敏感，q0.1；一般結(jié)構(gòu)鋼對缺口較為敏感，q0.550.80。2 疲勞斷裂的機理 2.1疲勞斷裂的斷口特征零件或構(gòu)件疲勞斷裂后，其斷口形貌呈現(xiàn)了從裂紋產(chǎn)生到裂紋擴展，直至斷裂的全過程?？梢愿鶕?jù)斷口形貌特征來分析零件的斷裂原因。圖43a）、b）分別示出彎曲疲勞斷裂和扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂的宏觀形貌，分為三個區(qū)域：（1）疲勞源 用肉眼或低倍放大鏡在斷口上可以找到一個或多個疲勞裂紋的開始點，稱為疲勞源。疲勞源一般出現(xiàn)在零件表面或近表面處。（2）裂紋擴展區(qū) 呈光滑狀或貝紋狀，一般占有較大面積。光滑狀是兩個斷裂表面長時間互相研磨所致；貝紋是負荷變化時裂紋前沿線擴展遺留下的痕跡。貝紋從疲勞源開始

7、后向四周擴展并與裂紋擴展方向垂直。（3）最后斷裂區(qū)域稱脆斷區(qū) 零件瞬間突然斷裂，斷口晶粒較粗大，與發(fā)暗的裂紋擴展區(qū)明顯不同。脆性材料呈結(jié)晶狀；塑性材料呈纖維狀。交變應(yīng)力的反復(fù)作用®產(chǎn)生微觀疲勞裂紋®裂紋擴展（時而擴展，時而停止）®承載面積減少®最后斷裂。因此，疲勞斷裂的過程包含三個過程：疲勞裂紋的形成、裂紋的擴展和斷裂。1) 疲勞裂紋的形成：形成部位：應(yīng)力最大、薄弱環(huán)節(jié)。在截面突變、有切槽的地方、加工缺陷處等有較大應(yīng)力集中。2) 疲勞裂紋的擴展：第一階段：切向擴展階段。沿最大切應(yīng)力（與正應(yīng)力成45o角）的方向金屬內(nèi)部擴展，深度較淺（0.1mm），擴展速度

8、很小。第二階段：裂紋改變方向，沿與正應(yīng)力垂直方向擴展，正應(yīng)力對裂紋的擴展起重要作用。3) 疲勞斷裂最后斷裂區(qū)的面積與所受載荷有關(guān)，面積大，說明過載越重。當(dāng)其面積小于斷口面積的一半時，說明零件無過載或過載很小。3 疲勞斷裂的特點1) 突發(fā)性：斷裂前無明顯的塑變；2) 疲勞斷裂前零件一般經(jīng)較長時間的使用；3) 工作應(yīng)力小于材料的強度極限，甚至小于屈服強度；4) 零件的幾何形狀、尺寸、表面質(zhì)量和表面受力狀態(tài)直接影響零件的疲勞斷裂；5) 斷口形貌特殊：分三個區(qū)（每個區(qū)對應(yīng)一個過程）。（1）疲勞源。一般出現(xiàn)在零件的表面。一般有12個。（2）裂紋擴展區(qū)：呈貝紋狀，是裂紋擴展留下的痕跡。以上兩部分由于受長時

9、間的研磨，呈磨光狀態(tài)。若疲勞源區(qū)與裂紋擴展區(qū)斷面粗糙、疲勞源數(shù)較多和貝紋線間距較大時，可能是應(yīng)力集中較嚴重和有較大的過載作用。（3）最后斷裂區(qū)：晶粒粗大。最后斷裂區(qū)所占面積越大，甚至超過斷口面積一半以上，說明零件承受嚴重的過負荷，其壽命也越短。若所占面積較小，小于斷口面積之半時，說明零件無過載或過載很小。在相同條件下，高應(yīng)力狀態(tài)零件的最后斷裂區(qū)面積大于低應(yīng)力狀態(tài)零件；疲勞源數(shù)目不同，單相彎曲僅有1個，而雙向彎曲有2個；最后斷裂區(qū)形狀不同，單相彎曲與扭轉(zhuǎn)彎曲相比，后者的疲勞源與最后斷裂區(qū)相對位置發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時由于零件上缺口應(yīng)力集中的影響較大，最后斷裂區(qū)很小且與零件斷面呈同心狀。4 影響疲勞強度的

10、因素零件材料疲勞強度的大小受諸多因素的影響，外部因素主要是零件的形狀、尺寸、表面粗糙度和使用條件等；內(nèi)部因素主要是材料的成分、組織、夾雜物和表面應(yīng)力狀態(tài)等。而疲勞強度是零件設(shè)計、選材和制訂加工工藝時的重要參數(shù)，直接關(guān)系到零件的使用壽命。4.1 應(yīng)力集中應(yīng)力集中引起的疲勞破壞居所有導(dǎo)致疲勞失效因素中的首位。試驗表明，零件上缺口引起應(yīng)力集中使疲勞極限降低，缺口越尖銳，降低越厲害。4.2 表面狀態(tài)和尺寸因素零件加工表面狀態(tài)主要是指表面粗糙度、表面成分和性能的變化、表面殘余應(yīng)力等。表面粗糙度越低，表面越粗糙，疲勞極限越低。例如，鋼、鋁合金粗車后的疲勞極限比拋光低1020。表面強化處理使零件表面化學(xué)成分

11、和組織發(fā)生變化，從而使表面的機械性能變化。例如，經(jīng)滲碳或氮化處理的光滑鋼試樣的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞極限提高15100；缺口試樣經(jīng)滲碳或氮化處理后疲勞極限提高更大，甚至達230300，柴油機曲軸常采用此種強化工藝。表面變形強化處理使表面塑性變形抗力增加，在表面層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力，有效地提高疲勞極限。滾壓、噴丸等工藝廣泛用來提高零件的疲勞極限。試驗表明，材料的疲勞極限隨試樣尺寸增大而降低，材料強度越高疲勞極限下降越快。這種現(xiàn)象稱為疲勞強度的尺寸效應(yīng)。尺寸效應(yīng)是由于：疲勞破壞源于零件表面，零件尺寸增加，表面積增加，相應(yīng)增大表面疲勞破壞的概率；試驗時，在試樣表面拉應(yīng)力相等情況下，尺寸大的試樣，自表層至中心的

12、應(yīng)力梯度小，處于高應(yīng)力區(qū)的表層體積大及相應(yīng)的內(nèi)部缺陷多，也增加了疲勞破壞的概率。4.3 使用條件：過載情況（過載將造成過載損傷，降低材料的疲勞極限。）、使用溫度（使用溫度升高，材料的疲勞極限降低，溫度降低則使疲勞極限增加。）、環(huán)境介質(zhì)等（零件在腐蝕介質(zhì)中工作時的零件表面被腐蝕形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中而使零件材料的疲勞極限下降。）。4.4 材料的成分、組織和夾雜物一定條件下凡使材料的強度提高的因素，一般來說也可使其疲勞強度提高。熱處理對材料疲勞強度的影響較材料成分對疲勞強度的影響大得多。鋼中的非金屬夾雜物是產(chǎn)生疲勞裂紋的發(fā)源地，鋼中的夾雜物越少其疲勞強度越高。§4-2 柴油機氣缸蓋的疲勞

13、破壞1 高溫疲勞和熱疲勞1.1 高溫疲勞零件在高于材料的0.5Tm（Tm用絕對溫度表示的熔點）或高于其再結(jié)晶溫度時，受到循環(huán)交變應(yīng)力作用所引起的疲勞破壞。汽輪機和燃氣輪機的葉輪和葉片、柴油機的排氣閥等處于這種工作狀態(tài)。在高溫下，材料的持久強度、蠕變極限、疲勞極限均下降。高于常溫，低于0.5 Tm的疲勞稱為中溫疲勞，高溫疲勞具有以下特點：1）高溫疲勞的疲勞曲線中不出現(xiàn)水平部分，疲勞極限隨著交變應(yīng)力作用的循環(huán)周次增加不斷降低。因此，高溫下材料的疲勞極限用規(guī)定循環(huán)周次下的疲勞極限表示，一般取5×107或108次。2）高溫疲勞總伴隨發(fā)生蠕變，并且溫度越高蠕變所占比例越大，疲勞和蠕變交互作用也

14、越強烈。不同材料顯著發(fā)生蠕變的溫度不同，一般當(dāng)材料溫度高于0.3 Tm（用絕對溫度表示的熔點）時蠕變顯著發(fā)生。例如碳鋼溫度超過300350，合金鋼溫度超過350400時發(fā)生蠕變，引起材料的疲勞極限急劇降低。3）高溫下疲勞極限與蠕變極限、持久極限的關(guān)系對高溫工作的零件具有重要的意義。實驗表明，在較低溫度時材料的蠕變極限、持久強度比疲勞極限高。而在高溫時材料的蠕變極限、持久強度和疲勞極限均下降。但前兩者的下降速度遠高于后者，如圖47所示。材料的蠕變極限隨溫度變化曲線1與疲勞極限隨溫度變化曲線2相交于一點。當(dāng)溫度低于此點對應(yīng)溫度時，材料以疲勞破壞為主，高于此溫度時以蠕變破壞為主。1.2 熱疲勞1）熱

15、應(yīng)力柴油機工作時，缸蓋外表或冷面溫度：6080，而觸火面的高溫區(qū)的溫度為400480。由觸火面?zhèn)鱽淼臒崃勘焕鋮s水帶走，冷卻水溫度為70左右。觸火面受熱膨脹，但受外表面或冷面的制約，結(jié)果外表面或冷面受拉，而觸火面受壓。由于缸蓋的材料鑄鐵在高于350時，抗蠕變能力下降，導(dǎo)致壓縮蠕變，使壓應(yīng)力下降，應(yīng)力得到松弛。停車后，觸火面溫度降低，在溫度尚未達到環(huán)境溫度時，材料所受的壓縮應(yīng)力就已經(jīng)消失完畢。當(dāng)溫度繼續(xù)降低時，觸火面產(chǎn)生了拉應(yīng)力。缸蓋在“加熱冷卻”的多次循環(huán)后，交變的熱應(yīng)力就會導(dǎo)致疲勞裂紋的產(chǎn)生。因此，缸蓋疲勞裂紋產(chǎn)生的主要原因是熱負荷過高。根據(jù)熱應(yīng)力與時間的關(guān)系分為定常熱應(yīng)力和不定常熱應(yīng)力。定常

16、熱應(yīng)力是指不隨時間變化的熱應(yīng)力。柴油機處于穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，燃燒室組成零件上的溫度可視為不變，處于熱穩(wěn)定狀態(tài)。柴油機由冷態(tài)變?yōu)闊岱€(wěn)定狀態(tài)后在燃燒室零件上產(chǎn)生的熱應(yīng)力為定常熱應(yīng)力、不定常熱應(yīng)力是指隨時間變化的熱應(yīng)力。根據(jù)熱應(yīng)力變化的頻率分為高頻熱應(yīng)力與低頻熱應(yīng)力。柴油機運轉(zhuǎn)時，燃燒室組成零件的觸火壁面溫度實際上是周期變化的，變化周期與柴油機工作循環(huán)的變化周期相同，頻率高且壁面受熱深度淺。所以，在壁面受熱不深的情況下，周期變化的燃氣高溫作用引起的熱應(yīng)力是高頻熱應(yīng)力。零件觸火壁面的高頻熱應(yīng)力最大，隨著深度而減小。柴油機在起動、停車或變工況運行時，燃燒室組成零件的溫度也隨時間發(fā)生動態(tài)變化產(chǎn)生不定常熱應(yīng)力。此

17、種不定常熱應(yīng)力變化周期與柴油機運轉(zhuǎn)中起動、停車或工況變化的周期相同，頻率較低，屬于低頻熱應(yīng)力。低頻熱應(yīng)力的大小與負荷變化的速度有關(guān)。負荷突變將會引起過大的低頻熱應(yīng)力，導(dǎo)致零件熱疲勞破壞。2）熱疲勞熱疲勞是零件在循環(huán)熱應(yīng)力反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞破壞。循環(huán)熱應(yīng)力是零件受到循環(huán)變化的溫度作用引起的。因此，產(chǎn)生熱疲勞必滿足兩個條件：溫度循環(huán)變化；零件熱變形受到約束。熱疲勞是由于熱循環(huán)溫差T引起。零件材料膨脹變形·T（為材料的線膨脹系數(shù)），如果該變形完全被約束就會引起熱應(yīng)力-E··T。當(dāng)熱應(yīng)力超過材料高溫下的屈服極限時產(chǎn)生局部塑性變形，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)或當(dāng)T較大時經(jīng)過較少的循

18、環(huán)次數(shù)就會產(chǎn)生疲勞裂紋。所以，熱疲勞破壞實際上是由塑性應(yīng)變引起的，并且是塑性應(yīng)變損傷累積的結(jié)果，是一種高溫高應(yīng)變疲勞。在熱疲勞過程中由于高溫引起材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化，降低了材料的熱疲勞抗力；高溫促使表面和裂紋尖端氧化，甚至局部熔化，加速熱疲勞破壞；零件截面上存在溫度梯度，特別是厚壁零件溫度梯度更大，在溫度梯度最大處造成塑性應(yīng)變集中，促進熱疲勞破壞的發(fā)生。熱疲勞裂紋是在受熱表面熱應(yīng)變最大區(qū)域形成，一般有幾個疲勞裂紋源，裂紋沿垂直受熱表面方向擴展，并向表面內(nèi)縱深方向發(fā)展。所以，零件熱疲勞破壞是以受熱表面上產(chǎn)生特有的龜裂裂紋為特征。熱疲勞裂紋與循環(huán)溫差、零件表面缺口狀態(tài)和材料有關(guān)。循環(huán)溫差越大、表面

19、缺口越尖銳，就越容易發(fā)生熱疲勞。金屬材料對熱疲勞的抗力不但與材料的導(dǎo)熱性、比熱等熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與彈性模量E、屈服極限等力學(xué)性能有關(guān)。所以導(dǎo)熱性差的脆性材料，如灰口鑄鐵容易發(fā)生熱疲勞破壞，提高材料熱疲勞的途徑主要有：1）盡可能地減少甚至消除零件上的應(yīng)力集中和應(yīng)變集中；2）提高材料的高溫強度；3）提高材料的塑性；4）降低材料的熱膨脹系數(shù)。2 氣缸蓋的疲勞破壞2.1 底面（觸火面）裂紋：主要是熱負荷過高引起，安裝（緊固過度、用力不均等）或使用（冷卻水中斷、暖機不夠、水溫過低）不正確。氣缸蓋底面即觸火面承受著高溫高壓燃氣的周期重復(fù)作用。高溫下高壓燃氣作用使底面發(fā)生彎曲變形產(chǎn)生機械壓應(yīng)力，并隨柴油

20、機工作循環(huán)周期重復(fù)變化。一般情況下，氣缸蓋底面溫度達400500，有時可能超過0.5Tm（灰鑄鐵的熔點）。當(dāng)氣缸蓋冷卻不良時就會超過0.5Tm，從而引起高溫疲勞破壞。當(dāng)?shù)酌鏈囟瘸^0.3Tm時，底面產(chǎn)生顯著蠕變，從而使底面壓應(yīng)力大大降低。氣缸蓋底面和冷卻面的溫差可達300400，在底面和冷卻面分別產(chǎn)生壓、拉熱應(yīng)力，在柴油機停車或負荷突降時會使氣缸蓋底面壓應(yīng)力進一步降低、消失，甚至產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。另外，柴油機運轉(zhuǎn)過程中零件長期受到高溫作用，使材料的疲勞極限下降，所以低頻熱應(yīng)力超過時就會在氣缸蓋底面產(chǎn)生疲勞裂紋。因此，當(dāng)氣缸蓋底面產(chǎn)生裂紋時不能簡單地視為熱疲勞裂紋，因為底面裂紋可能是熱疲勞裂紋、也

21、可能是高溫疲勞裂紋或蠕變裂紋，或者是三者共同作用產(chǎn)生的裂紋。但是當(dāng)發(fā)現(xiàn)龜裂裂紋時，則可斷定為熱疲勞裂紋。2.2 冷面（冷卻水側(cè)）裂紋氣缸蓋冷卻側(cè)分布著環(huán)形或其它形狀的冷卻水通道，在通道筋的根部產(chǎn)生機械疲勞裂紋，并向觸火面擴展。裂紋是氣缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力引起的周期性脈動應(yīng)力作用的結(jié)果。氣缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力作用在缸蓋底面上使其發(fā)生彎曲變形，在冷卻面上產(chǎn)生最大拉應(yīng)力。當(dāng)冷卻水通道筋的根部過渡圓角過小或者存在鑄造缺陷時，在這些應(yīng)力集中的部位就會產(chǎn)生裂紋或使鑄造缺陷裂紋擴展，以致在周期脈動應(yīng)力作用下裂紋自冷卻面向觸火面逐漸擴展。最終使缸蓋裂穿。運行時，底面受壓，而冷面受拉，缸蓋底面薄，在爆壓的周期性脈動作用

22、下，冷面疲勞。冷卻水道的環(huán)形筋根部產(chǎn)生機械疲勞裂紋，并向觸火面擴展。零件在腐蝕介質(zhì)和交變載荷共同作用下產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。由于腐蝕與疲勞加速零件上的裂紋形成與擴展，所以是更嚴重的破壞。氣缸蓋冷卻面在冷卻水中不可避免地產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕；冷卻面局部區(qū)域的冷卻水還可能處于沸騰狀態(tài)，使冷卻水中可溶性鹽類的酸根離子Cl、SO4等與冷卻面金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕；當(dāng)冷卻水中溶解一定量氧時，冷卻面金屬被氧化，水溫越高氧化腐蝕越嚴重。在以上腐蝕條件下零件材料的疲勞強度顯著下降，在氣缸中燃氣的循環(huán)交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。2.3 外表面裂紋在四沖程柴油機中常見。氣缸蓋乃至燃燒室其它組成零件能否產(chǎn)生疲勞裂紋均與輪

23、機員的管理工作密切相關(guān)。為了避免產(chǎn)生熱疲勞裂紋就不能產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，也就要求氣缸蓋等零件不能熱態(tài)時急冷和冷態(tài)下急劇加熱或使其過熱。例如，柴油機起動前不暖機或暖機不充分，起動后又立即增速增負荷；停車時過早中斷冷卻水循環(huán)，使機件散熱不良或局部過熱；長期超負荷；氣缸蓋冷卻水腔結(jié)垢嚴重等。§4-3 曲軸（Crankshaft）的疲勞破壞曲軸在回轉(zhuǎn)中受到各缸交變的氣體力、往復(fù)慣性力和離心力以及由其所引起的彎矩、扭矩的作用。這些力不僅隨曲柄轉(zhuǎn)角變化，也隨負荷變化。曲軸的形狀復(fù)雜，截面變化多，剛度不足，受力復(fù)雜。屬于高周低應(yīng)力疲勞破壞。1 曲軸疲勞裂紋的種類1.1 彎曲疲勞裂紋（Bending Fatigue Crack）一般發(fā)生在曲軸長期運轉(zhuǎn)后，由于主軸承（main bearings）的不均勻磨損，造成曲軸軸線不正。使附加彎曲應(yīng)力加大。斷裂部位一般為：曲柄銷（Crankpin）或主軸頸（Crankshaft journal）與曲柄臂連接的過渡圓角處，沿曲柄臂斷裂。結(jié)論：必須控制主軸承的不均勻磨損，確保軸線的平直。1.2 扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋（Torsion Fatigue Crack）扭矩產(chǎn)生