第5章材料在交变载荷

1、第第5 5章章 材料在交变载荷下的力学材料在交变载荷下的力学行为行为 5.1 金属疲劳破坏的特点 零件在交变应力作用交变应力作用下损坏叫做疲劳破坏疲劳破坏。据统计，在机械零件失效中有80以上属于疲劳破坏。例如大多数轴类零件，通常受到的交变应力为对称循环应力对称循环应力，这种应力可以是弯曲应力、扭转应力、或者是两者的复合。 如火车的车轴，是弯曲疲劳的典型，汽车的传动轴、后桥半轴主要是承受扭转疲劳，柴油机曲轴和汽轮机主轴则是弯曲和扭转疲劳的复合。再如齿轮在啮合过程中，所受的负荷在零到某一极大值之间变化；连杆不同于螺栓，始终处在小拉大压的负荷中，这类情况叫做拉-压疲劳。5.1.1 疲劳破坏的特点疲劳

2、破坏的特点 尽管疲劳载荷有各种类型，但它们都有一些共同的特点。第一， 断裂时并无明显的宏观塑性变形，断裂前没有明显的预兆，而是突然地破坏。第二， 引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载时的屈服强度。第三， 疲劳破坏能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后断裂三个组成部份。5.1.2 疲劳断口分析 一个典型的疲劳断口总是由疲劳源，疲劳裂纹扩展区和最终断裂区三部份构成。 疲劳断口有各种型式，它取决于载荷的类型，即所受应力为弯曲应力、扭转应力还是拉-压应力，同时与应力的大小和应力集中程度有关。 1、疲劳源 裂纹的萌生地；裂纹处在亚稳扩展过程中。 由于应力交变，断面摩擦而光亮。 随应力状态及其大小的不同，可

3、有一个或几个疲劳源。 2、疲劳区（贝纹区） 断面比较光滑，并分布有贝纹线。 循环应力低，材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、明显。 有时在疲劳区的后部，还可看到沿扩展方向的疲劳台阶（高应力作用）。 3、瞬断区 一般在疲劳源的对侧。 脆性材料为结晶状断口；韧性材料有放射状纹理；边缘为剪切唇。 如图是弯曲疲劳的断口。在承受低名义应力时，对于应力集中较小的，疲劳裂纹扩展区占的面积相对说比较大，而且最终断裂区并不正好位于疲劳源的对侧，而是以逆旋转方向偏离一个位置。 对于应力集中较大的，不仅扩展区减小，而且最终断裂区已不在轴的表面，渐渐移向中心。在承受高名义应力时，即使对应力集中小的轴，表面的疲劳源已有多处

4、，裂纹扩展形成棘轮形，最终断裂区位于轴的中心。对于高应力集中的轴，表面的疲劳源更多。 对扭转疲劳断口，可有三种型式：(1)和轴内成45。，即沿最大拉应力作用的平面断裂，横断面呈星状。当应力集中较大时呈锯齿状。(2)和轴向垂直，横断面呈阶梯状。(3)和轴向平行，横断面呈阶梯状。 对第二、第三种情形，都是沿着最大切应力平面断裂。从理论上看，一般材料的剪切强度都低于材料自身的拉断强度。而对扭转轴，在表面上的拉应力和剪切力在数值上相等。之所以出现第一种断裂型式，是由于零件表面存在刀痕或损伤以及材料内部有缺陷而造成的。对扭转疲劳，一般看不到成贝壳状或海滩状的裂纹前沿线。52 S-N曲线和疲劳缺口敏感度曲

5、线和疲劳缺口敏感度 对疲劳寿命的估算可以有三种方法：应力应力- -寿命法即寿命法即S-N S-N 法法；应变-寿命法即 -N 法；断裂力学方法。S-N 法主要要求零件有无限寿命零件有无限寿命或者寿命很长寿命很长，因而应用在零件受到很低的应力幅或变幅，零件的破断周次很高，一般大于105周次，零件主要只发生弹性变形发生弹性变形，亦即所谓高周疲劳的情况。 一般的机械零件如传动轴、汽车弹簧和齿轮都是属于此种类型。对于这类零件是以S-N 曲线获得的疲劳极限为基准，再考虑零件的尺寸影响，表面质量的影响等，打一安全系数，便可确定许用应力了。5.2.1 S-N曲线和疲劳极限曲线和疲劳极限 通常的S-N 曲线是

6、仿照火车轮轴的失效，用旋转弯曲疲劳试验方法测得的。这种方法比较简单，求出的疲劳极限，能和拉-压疲劳，扭转疲劳乃至和静拉伸时的抗拉强度能建立一定的关系，并且能推广得知不对称循环的疲劳强度。 进行这种试验是在以下条件得出的：(1)纯弯曲；(2)完全对称循环；(3)应力幅恒定；(4)频率在3000-104次分；(5)小试样有足够大的过渡圆角，表面经过抛光。 在不断降载时，试样的破断周次不断增加，若在某应力下旋转107次仍不断裂，即可认为此应力低于疲劳极限，再选取一较高的应力，若在旋转107次的过程中发生断裂，然后在这两个应力之间进行内插，缩小范围，直到试样在旋转107次过程中发生断裂或不断之间的应力

7、差小于10MPa，便可求出材料的疲劳极限 。 对一般低、中强度钢，当 b1400MN/m2,如能经受住107周次旋转弯曲而不发生疲劳断裂，就可凭经验认为永不断裂，相应的不发生断裂的最高应力称为疲劳极限。 而对高强度钢，在S-logN曲线上，即使达到107周次,曲线仍未出现水平的转折，这就是说，不存在一个可承受无限周次的循环而永不断裂的应力，这样，要求的疲劳寿命越高，工作应力越低。因此，对高强度钢，我们人为地规定在108周次时不发生断裂的应力才是疲劳极限。 同样，对铝合金，不锈钢我们都取对应N =108周次，对钛合金则取107周次的应力来确定疲劳极限。 5.3 变动载荷和循环应力 1、变动载荷

8、大小、方向或者大小和方向均随时间而变化。 变化分为周期性，无规则性。相对应的应力，称为变动应力。 2、循环应力 循环应力的波形一般近似为正弦波、矩形波和三角形波等。 （1）循环应力的描叙 平均应力 m m=1/2（maxmax+minmin） 应力幅 a a=1/2（maxmax-minmin） 应力比 =minmin/maxmax 前已指出，上述疲劳极限是在完全对称循环条件下求得的。但实际上有不少零件是在非对称循环应力下工作，如齿轮，滚珠轴承，内燃机连杆，汽缸盖螺栓，它们的应力循环，如图，如图 二、疲劳分类及特点 1、分类 （1）按应力状态 弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、复合疲劳等。 （2）

9、按环境 腐蚀疲劳、热疲劳、接触疲劳等。 （3）按循环周期 高周疲劳（Nf105周次）,因断裂应力低（ s s ），所以也叫低应力疲劳低应力疲劳。 低周疲劳低周疲劳（ Nf 102-105周次），由于断裂应力水平高， s s，往往伴有塑性变形，故称为高应力疲劳（或应变疲高应力疲劳（或应变疲劳）劳）。 （4）按破坏原因 机械疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳。 在保证一定寿命的前提下，当m 越大，允许的应力半幅就要减少；反之，当 m变小时， a 就可以增大些。为获得恒定的疲劳寿命，a和m 可以有不同的配合。Goodman 关系(脆性材料) Gerber关系(塑性材料) Soderberg 关系(工程合金) 根

10、据经验，可对表示平均应力对疲劳寿命影响的这几个关系式作如下评论： (1) 对大多数工程合金，Soderberg关系对疲劳寿命的估计比较保守； (2) 对脆性金属，包括高强度钢，其抗拉强度接近真实断裂应力，用 Goodman关系来描述或估计疲劳寿命与实验结果吻合得很好； (3) 对塑性材料，用Gerber关系较好。4.2.3 疲劳缺口敏感度疲劳缺口敏感度q 由于实际零件不可避免地有应力集中存在，所以必须考虑缺口对材料疲劳强度的影响。最早是引入疲劳缺口敏感度 q，q的定义是 式中, Kt为理论应力集中系数，决定于缺口的几何形状与尺寸。Kf为有效应力集中系数， Kf -1 / -1N, -1 和-1

11、N分别为光滑与缺口试样的疲劳极限，Kf的大小既和缺口的尖锐度有关也和材料特性有关。 照这种定义，0q Kth 时裂纹扩展较快，很快进入第二阶段。在第一阶段中，应力比、显微组织、环境的影响很大。在裂纹扩展的第二阶段，其扩展速率受应力比、组织类型和环境的影响很小。当过渡到第三阶段，裂纹又加速扩展，当Kmax达到K1c时试样就断裂了。这一阶段受应力比、组织和断裂韧性的影响较大。5.4 用断裂力学计算疲劳寿命用断裂力学计算疲劳寿命 在下述几种情况下，断裂力学获得了广泛的应用： (1)对于大型构件，这时裂纹的扩展在整个疲劳寿命中占支配地位. (2)零件已有既存的裂纹，有的裂纹在还未使用时就已存在，如铸件

12、中含有大的气孔以及焊接缺陷。也有在机件使用过程中，经过一段时间后发现。 (3)对于尖锐缺口的零件，这类零件裂纹发生期只占整个疲劳寿命的一小部分。5.5 低周疲劳，-N曲线 有些机器的零部件或构件，有时受到很大的交变应力,如飞机在起飞和降落时，相对于它在高空稳定飞行时(承受比较均匀的载荷)，其载荷幅度的变化是很大的; 压力容器也是这样，也有周期的升压和降压，这种运行状态虽然相对于整个机件的工作寿命是较短的，但因承受的负荷较大，即使在设计时的名义应力规定得只允许发生弹性变形，但在缺口处甚至在有微裂纹处，会因局部的应力集中，使应力超过材料的屈服强度，最终导致疲劳破坏。 这种在大应力低周次下的破坏，即

13、谓之低周疲劳低周疲劳。低周疲劳和高周疲劳的区分，大约以105周次为界，这是个很粗略的界限。 研究低周疲劳常采用控制应变的方法，得到应变-寿命曲线，即-N 曲线。这和高周疲劳不同，后者得到的是S-N 曲线。为什么我们用控制应变的方法来研究低周疲劳呢? 因为零件缺口处的实际应力不容易计算，而缺口处的真实应变是可以测量的。同时，缺口处的塑性变形总是受周围广大弹性区约束，假如能找到一种方法或规则建立起缺口处的应力和应变的相互关系，就能预测缺口处的失效或破坏周次。 更进一步的研究还可以得知，当用应变控制法得出应变-寿命曲线时，光滑试样的疲劳寿命和材料的静强度可建立一定的关系，因而可以用材料的静强度数据来

14、大致估算光滑试样的疲劳寿命。 由于应变控制法得出的-N曲线有许多好处，因而凡属低周疲劳问题都用应变控制。低周疲劳也就叫做应变疲劳了。而在高周疲劳范围内，由于试样主要产生的只是弹性变形，塑性变形很小，用应变也很难测量，这时仍采用S-N 曲线。疲劳积累损伤和塑性 为什么材料在某一应力水平下经受一定循环周次就会破坏呢？多年来人们认为材料在承受交变载荷时，随着循环周次的增加，材料内部发生损伤，当损伤积累到某一数值时，材料固有的寿命或者塑性耗尽，便导致材料的破坏，这就是疲劳积累损伤疲劳积累损伤概念。 根据-N曲线，只要应变幅固定，材料疲劳失效的周次便可确定。在低周疲劳中，因为塑性变形占主要地位，而塑性分

15、量可以按方程计算或由实验测出，即 这就是说，不管塑性应变幅怎样影响疲劳失效周次，最终失效所积累的塑性变形量总是一个定值。当材料的塑性变形累积达到f ，或近似相当于静拉伸时的真实断裂应变f时，便引起疲劳失效，这就是疲劳积累损伤在低周疲劳中的应用。 疲劳硬化与软化 在 -N曲线中，我们测得的总变形量、塑性分量与弹性分量，都是由循环加载时形成的滞后环上直接测量的。但是必须指出材料在循环加载时会发生硬化或软化现象。 一般说来，对原始状态较软的材料，在控制应变幅恒定的情况下，在循环加载时会产生塑性变形抗力随着加载周次增加，这就是硬化现象硬化现象。 反之，原始状态为强度或硬度较高的材料，在控制应变幅恒定的

16、情况下，会发生形变抗力随周次的增加而降低，这就是软化现象软化现象。5.6 5.6 缺口零件疲劳寿命的估计缺口零件疲劳寿命的估计 应力集中系数 只适用在弹性变形的条件下。当试样承受名义应力 ，则缺口根部的弹性应力 S Kt 。 但一旦缺口根部的应力使材料发生屈服，应力就大为降低，如图如图4-7中中的情况将由C点降至B点，这时的应力集中系数就不再是 Kt了，真实的应力集中系数是K = S / ，即缺口根部的实际应力和名义应力之比。显然 不是常数，它与外加载荷与发生的变形量有关。 同样，缺口处的应变也可表示为 ，它包括弹性变形，也包含塑性变形。变形量的多少取决于缺口根部的局部应力。尽管现在我们还不能

17、分别求出缺口根部的应力和应变值，但是仍可从光滑试样中存在的关系来推测应力和应变的关系。例如在静拉伸条件下 通过有限元法和塑性理论，Neuber得出以下规则 KK=Kt2 这说明在弹性变形时，真实的应力集中系数，应变集中系数和理论应力集中系数是一回事，即 K=K=Kt。如有塑性变形， K和 K就要互相制约，但乘积不变。随着变形进一步增加，K 加大，而 K减小。5.7 疲劳裂纹的萌生与发展疲劳裂纹的萌生与发展 5.7.1 疲劳裂纹的萌生疲劳裂纹的萌生 疲劳裂纹的萌生一般都形成于零件的表面，所以要注意零件的表面质量，表面越光洁平整，零件的疲劳强度越高。疲劳裂纹在表面萌生，可能有三个位置： (1)对纯

18、金属或单相合金，尤其是单晶体，裂纹多萌生在表面滑移带处，即所谓驻留滑移带的地方。 (2)当经受较高的应力/应变幅时，裂纹萌生在晶界处，特别是在高温下更为常见。 (3)对一般的工业合金，裂纹多萌生在夹杂物或第二相与基体的界面上。 交变载荷下形成的表面滑移带与静载荷下出现的滑移带不同，静载下在光学显微镜中看到的滑移线粗而均匀，遍及许多晶粒，在一个滑移带中包含着许多台阶，形似楼梯的台阶一样; 而交变载荷下都是在高应力的局部地区，首先开始滑移，每一周次的滑移变形量小，最初变形是可逆的，然而在经过许多次变形之后，滑移就变成不可逆的了。 滑移产生的表面突起经过表面抛光后虽能暂时消除，但如再继续循环几个周次

19、滑移台阶又在原处出现,这就是所谓驻留滑移带名称的来源。驻留滑移带的出现，标志着疲劳损伤已经开始。5.7.2 疲劳裂纹的扩展疲劳裂纹的扩展 当在表面形成显微裂纹之后，裂纹萌生阶段便告结束。裂纹扩展分为两个阶段。 第一阶段是沿着最大切应力的滑移平面，和拉应力方向成45。向前扩展，这时的裂纹在表面原有多处；但大多数显微裂纹较早地就停止扩展，呈非扩展裂纹，只有少数几个可延伸到几十个微米的长度，亦即约23个晶粒尺寸的范围。 当长度再增加，裂纹便转向和拉应力方向垂直，这就是裂纹传播的第二阶段。在第二阶段通常只有一个裂纹扩展. 在一般材料中，第一阶段都是很短的，而在一些高强度镍基合金中，第一阶段可长达毫米的

20、数量级，有时甚至只有第一阶段。 应力幅较低时，第一阶段便较长。虽然裂纹扩展第一阶段的长度甚短，但扩展速率却非常缓慢，所以在光滑试样中，第一阶段所消耗的循环周次可以占整个疲劳寿命的大部分。 相反，在尖锐缺口的试样中，第一阶段则小到几乎可以忽略，整个的疲劳裂纹传播就是第二阶段。 裂纹的第一阶段扩展是由切应力分量控制的，而第二阶段则由拉应力控制。在室温和没有腐蚀介质的情况下，疲劳裂纹通常是穿晶的。 第二阶段中可观察到疲劳条纹，这是裂纹扩展的直接证明。但有几个概念应该明确： (1) 必须把宏观的疲劳断口中显示的海滩状或贝壳状条纹和电子断口金相中观察到的疲劳条纹区别开来。(2) 在第一阶段中我们通常看不

21、到疲劳条纹，但这并不等于说疲劳条纹只是第二阶段的固有特征。(3) 疲劳条纹在塑性好的材料如铜、铝、不锈钢中可以显示得很清楚，但对高强度钢便不容易看到，或只看到一部分。通常疲劳裂纹传播有两种方式，在塑性材料中显示出疲劳裂纹，在脆性材料中则呈解理台阶。 在塑性材料中，疲劳裂纹的传播一般都引用Laird的裂纹张开- 钝化- 变锐的模型. 由此可见，每加载一次，裂纹向前扩展一段距离，这就是裂纹扩展速率dadN，同时在断口上留下一疲劳条带，而且裂纹扩展是在拉伸加载时进行的。裂纹扩展的塑性钝化模型与实验观测结果相符。5.8 5.8 冲击疲劳和热疲劳冲击疲劳和热疲劳 5.8.1 冲击疲劳冲击疲劳(多次冲击多

22、次冲击)的特点的特点多次冲击载荷有其自身的特点: (1)冲击载荷的特性表现为应力在材料内部以波的形式高速传播。 (2)材料在多冲载荷作用下有明显不同于静疲劳的尺寸(体积)效应。缺口效应也比静疲劳大。 (3)材料在多冲载荷下要发生一些独特的组织和性能变化,如弹性模量，弹性滞后环，屈服极限，应变硬化指数等在程度上甚至性质上出现有别于一般静低周疲劳的变化。5.8.2 多冲多冲A-N曲线及其规律曲线及其规律 为了研究材料在多冲载荷下的力学行为，人们已设计了多种形式的试验机，进行不同加载方式下的试验研究。 其中包括多冲弯曲、多冲拉伸、多冲压缩和多冲扭转试验，但研究最多的还是多冲弯曲和多冲拉伸试验。这里着

23、重介绍这两种试验中得到的若干基本规律。1强度与韧性不同的两种材料，在其冲击能量A和冲击破断周次N的A-N曲线上存在交点。在交点的上方，即在极高的冲击能量下，多冲抗力决定于材料的韧性；而在交点的下方，即在较低的冲击能量下，多冲抗力则主要决定于材料的强度.2淬火回火钢的多冲破断周次N 随回火温度而变化，且在一定温度回火后会出现峰值，峰值的位置取决于冲击能量。当冲击能量降低，峰值向低温回火方向转移。 需要指出的是，用A-N曲线表示的试验方法存在不少缺点： 第一， 试验机冲头的动能(冲击能量A)除一部分为试样以应变能的形式吸收外，尚有一部分被冲锤和支座所吸收，以及消耗于撞击点的塑性变形。故严格地说，冲

24、击能量A并不代表试样吸收的冲击功。 第二， AN曲线试验结果，无法和用应力或应变表示的静疲劳的试验结果进行比较，也无法深入研究两者的差异。 第三， A-N曲线无法确定可供设计计算使用的多冲抗力指标，只能在十分固定的条件下提供相对试验数据，作为材料、工艺变革的对比，这样就使多冲试验的使用受到限制。5.8.3 热疲劳热疲劳 什么是热疲劳呢?凡是由于温度周期变化引起零件或构件的自由膨胀和收缩，而又因这种膨胀和收缩受到约束，产生了交变热应力，由这种交变热应力引起的破坏就叫热疲劳热疲劳。造成零件或构件热疲劳的原因可能是： (1)零件或构件的温度梯度。 (2)零件或构件的温度差，如管道焊接接头的热膨胀。

25、(3)由于材料的膨胀系数不同，如铁素体钢与奥氏体钢的焊接等。5.9 提高疲劳强度的途径提高疲劳强度的途径 首先要注意对零件的要求是属于高周疲劳寿命还是低周疲劳寿命?或者是裂纹的萌生在整个的疲劳寿命中占主导地位，还是裂纹的扩展是主要的? 如果零件承受的应力幅或应变幅很小，主要发生的是弹性变形，也就是要求零件有长的高周疲劳寿命，在工程上常采用以下几种办法来提高零件的疲劳寿命。 1.采用滚压或喷丸的表面强化办法。 因为疲劳裂纹的萌生大多起源于表面，滚压或喷丸时表面的塑性变形受到约束，使表面产生很高的残留压应力，这种情况下表面就不易萌生疲劳裂纹，即使表面有小的微裂纹，裂纹也不易扩展。 对用喷丸使零件强

26、化的方法，可作如下评价： (1)对有应力集中的缺口零件特别有效； (2)对退火，正火态的低强度钢强化作用很弱； (3)对承受弯曲、扭转的零件，亦即有应力梯度的零件是有效的，而对承受拉-压等应力均匀分布的零件作用较弱。(4)只在高周疲劳的场合下才是有效的，而对在低周疲劳下工作的零件，因为材料在高应变幅或高应力幅下要发生塑性变形，将使表面残余压应力发生松驰，因此一般地说，效果也是微弱的。(5)对渗碳淬火的零件，要注意层深和心部强度的控制，较浅的层深有利于获得表层高的残余压应力，同时心部强度不能过高，否则反会导致表面拉应力。 2利用表面化学热处理的方法如渗碳氮化等，也能显著提高材料或零件的疲劳强度。

27、 3减少夹杂物。这对高强度钢特别重要。 4细化晶粒。细化晶粒对阻止疲劳裂纹的萌生和扩展都是有好处的。 以上讨论的提高疲劳强度的措施，主要是针对高周疲劳而言的。 象滚压、喷丸和表面化学热处理，归根结底，是使表面产生残余压应力，但对低周疲劳来说，由于加载时的应变幅或应力幅较大，可以产生塑性变形，使应力松弛，这样残余压应力变不再能保持了。所以这些方法对高周疲劳有很好的效果，但对低周疲劳便没有多大作用。 同样，减少夹杂物或改善夹杂物的分布，也只是阻止裂纹的萌生。在高周疲劳中裂纹的萌生占整个疲劳寿命的很大部分，而对低周疲劳，疲劳寿命主要是由裂纹扩展阶段所构成，所以夹杂物对低周疲劳寿命的影响，相比之下就微

28、弱得多了。 从工艺措施来看，改善低周疲劳寿命暂时还没有十分有效的办法，要提高低周疲劳寿命主要是选择塑性较好的材料。 5.10 疲劳短裂纹疲劳短裂纹 究竟什么是疲劳短裂纹呢? 可以有种种的定义和分类: 如小裂纹的尺寸与材料显微组织中的最小结构单元相当，称为显微组织小裂纹； 如小裂纹尺寸与裂纹尖端塑性区尺寸相当时，则称为力学小裂纹； 如裂纹尺寸明显超过显微组织的特征尺寸或者塑性区，只是从物理上讲属小的范畴，裂纹长度一般小于1-2mm，则称为物理小裂纹。 当施加应力低于光滑试样的材料疲劳极限时，小裂纹的扩展速率可以随着裂纹长度的增加而逐渐减小；直至裂纹几乎停止扩展，这就形成了疲劳极限下的非扩展裂纹;

29、 当施加应力接近疲劳极限，小裂纹的扩展开始减慢到一最小值，这可能是遇到了晶界或其它障碍，然后又穿过了晶界，扩展速率又增加，直到与长裂纹的扩展速率曲线相汇合；疲劳短(小)裂纹的扩展有什么特征呢? 当施加应力高于疲劳极限，特别是在应力集中的缺口处，其裂纹扩展可以较快的与长裂纹汇合。 短裂纹只有在以下几种情况，才在疲劳寿命的研究中占支配地位。它们包括： (1)航空发动机中镍基超合金叶片，叶片可制成单晶，为了提高蠕变抗力，也可制作成特大晶粒。这时裂纹可看作短裂纹。 (2)一些重要的无缺陷的高强度材料，如高强度合金钢的发动机零件，可制作成含很少夹杂物并且零件表面经过很好抛光，在这种情况下小的表面缺陷或者

30、微米级的擦伤都可引起疲劳裂纹。 (3)比较关键的低强度零件材料，如铝合金发动机缸体或铜合金热交换器，其最大缺陷可以是亚毫米的，如表面的粗糙程度和小的铸造裂纹等。5.12 聚合物的疲劳聚合物的疲劳 聚合物的S-N曲线和疲劳极限I区是高应力区；区是中应力区；区是低应力区。以上是容易产生银纹的非晶态聚合物(聚苯乙烯)的疲劳过程。对于低应力下易产生银纹的结晶态聚合物的疲劳过程，出现以下现象： (1)疲劳应变软化而不出现应变硬化。 (2)分子链间剪切滑移，分子链断裂，晶体精细结构发生变化。 (3)产生显微孔洞(MiCro Void)。 (4)微孔洞复合成微裂纹，微裂纹扩展成宏观裂纹。5.12.2 聚合物的疲劳裂纹扩展聚合物的疲劳裂纹扩展 聚合物的疲劳过程，一般为疲劳应力引发银纹，然后转变为裂纹，裂纹扩展导致疲劳破坏。利用断裂力学来研究疲劳裂纹扩散问题是