破壞力學與疲勞

因疲勞而破斷之零件的破斷面上,有肉眼可見的貝殼狀花紋(海灘紋),以及以電子顯微鏡可見的細紋(疲勞紋)。關於這些的敘述,下列何者正確?

  1. A兩者都是負荷每1個循環形成1條,計數即可得知至破斷的循環數
  2. B疲勞紋大致對應每1個循環的裂縫前進,海灘紋則記錄運轉停止等歷程
  3. C兩者都形成於最後瞬間斷裂的最終破斷區,集中在距起點最遠的地方
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正確答案:B. 疲勞紋大致對應每1個循環的裂縫前進,海灘紋則記錄運轉停止等歷程

疲勞紋是裂縫尖端在每1個循環中張開而鈍化、閉合後再變尖銳的過程中留下的條紋,其間距大致對應每1個循環的裂縫擴展量 da/dN。間距在µm以下而很細,不用電子顯微鏡看不到。海灘紋是因運轉的停止與重新啟動、負荷大小的變化、腐蝕進行方式的差異等,記錄下裂縫前緣位置的花紋,1條之間包含許多循環。兩者都出現在疲勞裂縫逐漸擴展的區域,花紋的同心中心表示起點。最終破斷區是剩餘斷面一口氣破壞的部分,呈現延性破壞或脆性破壞的破斷面。

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