材料疲勞斷裂預(yù)測(cè)重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)一、疲勞斷裂基本概念1.a.疲勞斷裂定義：疲勞斷裂是指材料在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一定周期后發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。b.疲勞斷裂特點(diǎn)：疲勞斷裂具有突發(fā)性、低應(yīng)力、高應(yīng)變的特點(diǎn)。c.疲勞斷裂原因：疲勞斷裂主要由材料缺陷、應(yīng)力集中、表面損傷等因素引起。2.a.疲勞斷裂分類(lèi)：疲勞斷裂可分為表面疲勞斷裂、裂紋疲勞斷裂和整體疲勞斷裂。b.表面疲勞斷裂：表面疲勞斷裂主要發(fā)生在材料表面，如疲勞裂紋、腐蝕坑等。c.裂紋疲勞斷裂：裂紋疲勞斷裂是指材料內(nèi)部已有裂紋，在交變應(yīng)力作用下擴(kuò)展至斷裂。d.整體疲勞斷裂：整體疲勞斷裂是指材料整體發(fā)生斷裂，如疲勞裂紋擴(kuò)展至整個(gè)截面。3.a.疲勞斷裂影響因素：疲勞斷裂影響因素包括材料性能、應(yīng)力狀態(tài)、環(huán)境因素等。b.材料性能：材料性能如強(qiáng)度、韌性、硬度等對(duì)疲勞斷裂有重要影響。c.應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)力狀態(tài)如應(yīng)力幅、應(yīng)力比、應(yīng)力集中等對(duì)疲勞斷裂有顯著影響。d.環(huán)境因素：環(huán)境因素如溫度、濕度、腐蝕等對(duì)疲勞斷裂有較大影響。二、疲勞斷裂預(yù)測(cè)方法1.a.疲勞斷裂預(yù)測(cè)方法概述：疲勞斷裂預(yù)測(cè)方法主要包括實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值模擬方法和經(jīng)驗(yàn)公式法。b.實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法是通過(guò)疲勞試驗(yàn)，觀察材料在交變應(yīng)力作用下的斷裂行為，從而預(yù)測(cè)疲勞斷裂。c.數(shù)值模擬方法：數(shù)值模擬方法是通過(guò)有限元分析、分子動(dòng)力學(xué)模擬等方法，預(yù)測(cè)材料在交變應(yīng)力作用下的疲勞斷裂行為。d.經(jīng)驗(yàn)公式法：經(jīng)驗(yàn)公式法是根據(jù)材料性能、應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境因素等，建立經(jīng)驗(yàn)公式，預(yù)測(cè)疲勞斷裂。2.a.實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法主要包括疲勞試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)和疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)。b.疲勞試驗(yàn)：疲勞試驗(yàn)是通過(guò)交變應(yīng)力作用，觀察材料在循環(huán)載荷下的斷裂行為，從而預(yù)測(cè)疲勞斷裂。c.斷裂韌性試驗(yàn)：斷裂韌性試驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定材料的斷裂韌性，預(yù)測(cè)材料在交變應(yīng)力作用下的疲勞斷裂行為。d.疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)：疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)是通過(guò)觀察裂紋在交變應(yīng)力作用下的擴(kuò)展行為，預(yù)測(cè)疲勞斷裂。3.a.數(shù)值模擬方法：數(shù)值模擬方法主要包括有限元分析、分子動(dòng)力學(xué)模擬和分子建模。b.有限元分析：有限元分析是通過(guò)建立材料在交變應(yīng)力作用下的有限元模型，預(yù)測(cè)疲勞斷裂。c.分子動(dòng)力學(xué)模擬：分子動(dòng)力學(xué)模擬是通過(guò)模擬材料在交變應(yīng)力作用下的原子運(yùn)動(dòng)，預(yù)測(cè)疲勞斷裂。d.分子建模：分子建模是通過(guò)建立材料在交變應(yīng)力作用下的分子結(jié)構(gòu)模型，預(yù)測(cè)疲勞斷裂。三、疲勞斷裂預(yù)測(cè)重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)1.a.疲勞斷裂機(jī)理：疲勞斷裂機(jī)理主要包括疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展和斷裂三個(gè)階段。b.疲勞裂紋萌生：疲勞裂紋萌生是指材料在交變應(yīng)力作用下，產(chǎn)生微裂紋的過(guò)程。c.疲勞裂紋擴(kuò)展：疲勞裂紋擴(kuò)展是指材料在交變應(yīng)力作用下，裂紋逐漸擴(kuò)大的過(guò)程。d.疲勞斷裂：疲勞斷裂是指材料在交變應(yīng)力作用下，裂紋擴(kuò)展至斷裂的過(guò)程。2.a.疲勞斷裂預(yù)測(cè)指標(biāo)：疲勞斷裂預(yù)測(cè)指標(biāo)主要包括疲勞壽命、疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性。b.疲勞壽命：疲勞壽命是指材料在交變應(yīng)力作用下，能夠承受的循環(huán)載荷次數(shù)。c.疲勞裂紋擴(kuò)展速率：疲勞裂紋擴(kuò)展速率是指材料在交變應(yīng)力作用下，裂紋擴(kuò)展的速度。d.斷裂韌性：斷裂韌性是指材料在斷裂前能夠承受的最大應(yīng)力。3.a.疲勞斷裂預(yù)測(cè)模型：疲勞斷裂預(yù)測(cè)模型主要包括線性累積損傷模型、非線性累積損傷模型和斷裂力學(xué)模型。b.線性累積損傷模型：線性累積損傷模型認(rèn)為疲勞損傷與循環(huán)載荷次數(shù)成正比。c.非線性累積損傷模型：非線性累積損傷模型認(rèn)為疲勞損傷與循環(huán)載荷次數(shù)成非線性關(guān)系。d.斷裂力學(xué)模型：斷裂力學(xué)模型通過(guò)分析裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)，預(yù)測(cè)疲勞斷裂。[1]，.疲勞斷裂預(yù)測(cè)方法研究[J].材料科學(xué)與工程，2018，30（2）：4550.[2]，趙六.疲勞斷