钢材疲劳破坏有哪些特点？从裂纹到断裂的典型过程

疲劳: 是制品于动态使用情形下, 像拉伸、压缩、扭曲、剪切等作用时, 物理机械性能以及结构出现变化的那种现象；疲劳破坏: 是材料内部或者表面的潜在损伤在疲劳进程里产生应力集中, 缺陷增长使得裂纹形成并扩展, 最终致使破坏的那种现象。

1.疲劳破坏机理

（1）应力破坏：缺陷处由于应力集中形成裂纹，引起疲劳破坏；

（2）热疲劳破坏（热老化）, 是在周期性形变里头, 橡胶借着黏弹性致使滞后损失, 因温度上升而引发的老化破坏！

（3）因氧, 以及臭氧, 还有紫外线, 包括重金属等致使物体遭受破坏, 此乃外界条件诱发的破坏, 针对这种情况制定的解决办法是添加防护剂。

2.橡胶动态疲劳破坏的分子历程

（1）第一阶段, 处于疲劳初期, 应力在短时间之内急剧地发生变化, 进而出现应力软化现象, 此现象中高分子链会断裂, 小分子级分数量会增加。

（2）有一个阶段被称作第二阶段, 此阶段是潜在缺陷形成的时期, 在这期间应力的变化呈现出缓慢的态势, 进而使得材料的表面或者内部产生破坏核。

（3）第三阶段：缺陷生成形成裂纹，裂纹扩展，直至断裂。

3.疲劳寿命影响因素

里夫林和托马斯, 依据断裂力学, 对橡胶的疲劳性能展开研究:

因素对疲劳寿命有影响, 这些因素有裂纹增长特性, 还有形变幅度, 以及初始缺陷尺寸, 另外还有材料本征特性。物质存在非线性弹性断裂能量会来进行释放, 这个东西有个具体的数值G, 它能表明在断裂的时候, 单位面积之上的能量释放方面的速率, 它还能够对表征给出来, 在疲劳过程里面, 胶料针对断裂的抵抗能力。在断裂的时候, 能量会有消耗, 消耗涵盖这一些方面, 一方面是化学键会断裂, 另一方面是黏弹性滞后损失, 它会转化成为热能耗散的情况。

4.疲劳寿命分析

（1）白炭黑补强胶料疲劳特性

白炭黑补强的胶料, 其拉伸断裂能是高的, 并且在疲劳进程里断裂能下降的幅度是小的；于不同的应变幅度之下, 白炭黑的疲劳寿命是长的；经由实验证实白炭黑补强胶料的压缩生热是低的。所以, 白炭黑补强胶料耐疲劳破坏的性能是较好的。

（2）NR、BR 不同应变幅度疲劳特性比较

NR及BR均易于出现裂口, 在大形变状况下, NR会发生结晶, 其疲劳寿命较长, 于小形变情形下, BR分子链的柔顺性良好, 并且NR含有较多杂质, 缺陷在长期动态形变时易于增长从而致使破坏, 所以BR的疲劳寿命长。

用途方面, 轮胎胎侧的应变状况较大, 所以适宜增加NR的用量, 而带束层的应变情形较小, 故而适宜增加BR的用量。