破壞力學與疲勞

關於低週疲勞(到破斷為止的反覆次數約在10⁴次以下)的敘述,下列何者正確?

  1. A基本上以固定的應力振幅、在彈性範圍內的應力來評估
  2. B反覆次數少,因此不會形成疲勞裂縫,與1次過負荷相同而成為延性破壞
  3. C每1個循環都產生塑性應變,塑性應變振幅與壽命的關係以Coffin-Manson法則表示
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正確答案:C. 每1個循環都產生塑性應變,塑性應變振幅與壽命的關係以Coffin-Manson法則表示

低週疲勞中,每1個循環都反覆發生大的塑性變形,支配壽命的是塑性應變振幅而非應力。因此以固定應變振幅的試驗評估,並以在雙對數下成為直線的 Δεp/2 = εf′(2Nf)ᶜ(c 約為 −0.5〜−0.7)表示塑性應變振幅 Δεp/2 與破斷前反轉次數 2Nf 的關係,這就是Coffin-Manson法則。以彈性範圍的應力振幅評估,是使用S-N曲線或Basquin法則的高週疲勞的方法。低週疲勞也是經過裂縫生成與擴展的過程而破斷,在反覆起動與停止的發電設備,或承受熱應變的零件中會成為問題。

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