关于疲劳断裂,下列说法正确的有______。()A. 疲劳破坏过程经历三个阶段:裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂B. 钢构件在反复荷载作用下,总会在钢材内部质量薄弱处出现应力集中,个别点上首先出现塑性变形,并硬化而逐渐形成一些微观裂痕C. 在往复荷载作用下,裂痕的数量不断增加并相互连接发展成宏观裂纹,随后断面的有效截面面积减小,应力集中现象越来越严重,裂纹不断扩展,最后当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材突然断裂D. 疲劳破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形
A. 疲劳破坏过程经历三个阶段:裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂
B. 钢构件在反复荷载作用下,总会在钢材内部质量薄弱处出现应力集中,个别点上首先出现塑性变形,并硬化而逐渐形成一些微观裂痕
C. 在往复荷载作用下,裂痕的数量不断增加并相互连接发展成宏观裂纹,随后断面的有效截面面积减小,应力集中现象越来越严重,裂纹不断扩展,最后当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材突然断裂
D. 疲劳破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形
题目解答
答案
A. 疲劳破坏过程经历三个阶段:裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂
B. 钢构件在反复荷载作用下,总会在钢材内部质量薄弱处出现应力集中,个别点上首先出现塑性变形,并硬化而逐渐形成一些微观裂痕
C. 在往复荷载作用下,裂痕的数量不断增加并相互连接发展成宏观裂纹,随后断面的有效截面面积减小,应力集中现象越来越严重,裂纹不断扩展,最后当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材突然断裂
D. 疲劳破坏前塑性变形很小,甚至没有塑性变形
解析
本题考查疲劳断裂的相关知识。解题思路是对每个选项所描述的疲劳断裂的特征和过程进行逐一分析,判断其是否符合疲劳断裂的实际情况。
选项A
疲劳破坏过程通常经历三个阶段:
- 裂纹的形成:在反复荷载作用下,钢材内部质量薄弱处会出现应力集中,个别点上首先出现塑性变形,并硬化而逐渐形成一些微观裂痕。
- 裂纹的缓慢扩展:在往复荷载作用下,这些微观裂痕的数量不断增加并相互连接发展成宏观裂纹,随后断面的有效截面面积减小,应力集中现象越来越严重,裂纹不断扩展。
- 最后迅速断裂:当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材突然断裂。所以选项A的描述是正确的。
选项B
钢构件在反复荷载作用下,由于钢材内部存在各种缺陷,如杂质、气孔等,这些地方会出现应力集中现象。在应力集中的个别点上,应力超过了钢材的屈服强度,首先出现塑性变形。随着反复荷载的作用,这些塑性变形区域会逐渐硬化,并形成一些微观裂痕。所以选项B的描述是正确的。
选项C
在往复荷载持续作用下,微观裂痕会不断扩展,数量增加并相互连接,最终发展成宏观裂纹。宏观裂纹的出现使得断面的有效截面面积减小,根据应力计算公式$\sigma=\frac{F}{A}$(其中$\sigma$为应力,$F$为外荷载,$A$为有效截面面积),在荷载$F$不变的情况下,有效截面面积$A$减小,应力$\sigma$会增大,应力集中现象越来越严重。裂纹会继续扩展,当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材就会突然断裂。所以选项C的描述是正确的。
选项D
疲劳破坏是在反复荷载作用下,裂纹逐渐扩展导致的破坏。在破坏前,由于裂纹的扩展是逐渐的,钢材的变形主要集中在裂纹周围,整体的塑性变形很小,甚至没有明显的塑性变形。这与静力荷载作用下钢材破坏前有较大塑性变形的情况不同。所以选项D的描述是正确的。