1.4机械零件的失效形式 (课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（人民邮电版）

1.4机械零件的失效形式 机械零件由于各种原因造成不能完成预定的功能称为失效。机械零件常见的失效形式有磨损（表面损伤）、断裂和过量变形。零件失效可能是其中一种，也可能是几种。1.磨损；2.断裂；3.过量变形 1.磨损 零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象，称为零件的磨损。磨损的发生将造成零件形状尺寸及表面性质的变化，使零件的工作性能逐渐降低。根据摩擦原理的不同，磨损可分为磨料磨损、黏着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。 ①磨料磨损是指摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损，这种硬质颗粒称为磨料。 ② 黏着磨损是指当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接触而发生黏着作用，使一个零件表面的金属转移到另一个零件表面引起的磨损。 ③ 疲劳磨损是指主要由于金属表面负荷大、温度高而引起的磨损。在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象。 ④ 腐蚀磨损是指在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀产物剥落的现象。常发生在高温或潮湿的环境中，在有酸、碱、盐等特殊介质条件下尤其容易发生。 http://mooc.chaoxing.com/nodedetailcontroller/visitnodedetail?knowledgeId=197895 2.断裂 断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者联合作用下，其本身连续性遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分的现象。 本书主要介绍延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、环境断裂、蠕变断裂等。 ① 延性断裂是指零件在外力作用下首先产生弹性变形，当外力引起的应力超过弹性极限时即发生塑性变形，外力继续增加，应力超过抗拉强度时发生塑性变形而后造成断裂的现象。延性断裂的宏观特点是断裂前有明显的塑性变形，常出现缩颈，断面有大量微坑（也称韧窝）覆盖。 http://mooc.chaoxing.com/nodedetailcontroller/visitnodedetail?knowledgeId=195499 ② 脆性断裂是指金属零件或构件在断裂之前无明显的塑性变形，发展速度极快的一类断裂现象。它通常在没有预示信号的情况下突然发生，是一种极危险的断裂。 http://mooc.chaoxing.com/nodedetailcontroller/visitnodedetail?knowledgeId=195499 ③ 疲劳断裂是指按静强度安全设计的机械零件，在承受低于材料屈服强度或抗拉强度的交变应力长期缓慢作用下，仍然发生的断裂。它是一种普通而严重的失效形式。在实际失效件中，疲劳断裂占了较大的比重（80%～90%）。 https://zhidao.baidu.com/question/752386983368730764.html ④ 环境断裂是指材料与某种特殊环境相互作用而引起的具有一定环境特征的断裂方式。环境断裂主要有应力腐蚀断裂、氢脆断裂、高温蠕变、腐蚀疲劳断裂、冷却断裂等。 氢脆断裂 http://www.anytesting.com/news/1666204.html ⑤ 蠕变断裂是材料在长时间的恒温恒应力作用下缓慢产生塑性变形的现象引起的断裂。例如，高温交变的压力管的破裂常常因为蠕变引起的。 http://www.sohu.com/a/282420902_651535 能力训练与拓展 某一低碳合金结构钢试件，其受力曲线如图1-1所示，请标出该试件发生形变的几个阶段。并计算该试件材料的弹性模量E、弹性极限σe、抗拉强度σb、最大伸长率δ以及断面收缩率ψ。已知原直径为10mm，长度为100mm，在发生屈服期间最小载荷为21000N时，此时的长度为101mm。试件断裂前受到的最大载荷为45000N，拉断后长度为130.5mm，断裂处直径为8mm。 解：低碳合金结构钢为塑性材料，试件发生形变的几个阶段为： oe段：弹性变形阶段；ce段：屈服阶段；eb：强化阶段；bf段：局部颈缩阶段。 低碳合金结构钢为塑性材料，它发生屈服时受到的作用力比较接近其开始屈服时的作用力，因此，可以通过计算屈服极限σs来估计弹性极限σe.根据公式（1-3）,该试件的弹性极限： 同理，该试件发生屈服变形时的应变ε=1%，则有材料的弹性模量： 再由式（1-5）有试件材料的抗拉强度： 最大伸长率δ=30.5% 断面缩缩率 思考题 1-1 什么是金属材料的化学性能，主要包括哪些？ 1-2 什么是金属材料的力学性能？根据载荷的不同，力学性能主要包括哪些指标？ 1-3 什么是强度？什么是塑性？衡量这两种性能的指标有哪些？各用什么符号表示？ 1-4 测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，Fb=33.81kN，Fs=20.68kN，拉断后的标距长度是65mm。试求此钢的σs，