破壞力學與疲勞

對表面平滑的金屬材料反覆施加低於降伏應力的應力振幅時,關於疲勞裂縫的生成,下列敘述何者正確?

  1. A表面受氧化膜保護,因此疲勞裂縫幾乎都從材料中心附近的內部生成
  2. B低於降伏應力時差排完全不動,因此不生成裂縫而可無限承受
  3. C表面附近的晶粒反覆發生局部滑移,表面的擠入與擠出成為起點
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正確答案:C. 表面附近的晶粒反覆發生局部滑移,表面的擠入與擠出成為起點

即使應力振幅低於降伏應力,表面附近方位有利的晶粒也會發生局部滑移,反覆之後形成持久滑移帶。滑移即使來回進行也無法完全回復原狀,因此表面產生稱為擠入與擠出的微小凹凸,成為缺口而生成裂縫。表面的拘束較弱,又有傷痕與腐蝕,在彎曲或扭轉時應力也最大,因此多數疲勞裂縫從表面開始。從內部生成,僅限於高強度鋼在超高週次區以夾雜物為起點等情況。差排並非完全不動,因此即使低於降伏應力也會發生疲勞破壞。

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