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裂紋擴展到一定長度后,裂紋主應(yīng)力的作用面發(fā)生偏離,疲勞裂紋將沿著與正應(yīng)力方向大致垂直的方向擴展,即開始宏觀裂紋擴展,又稱為疲勞裂紋擴展的第段。疲勞裂紋擴展第段的主要特征是在斷口上出現(xiàn)疲勞條帶。
疲勞條帶的形成可以用Laid-Smith模型解釋:在疲勞裂紋擴展的第段,當循環(huán)應(yīng)力為零時,裂紋呈閉合狀態(tài)。循環(huán)應(yīng)力為拉應(yīng)力時,裂紋在拉應(yīng)力作用下張開,裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致裂紋擴展。外加拉應(yīng)力逐漸增大裂紋擴展加劇,但隨著裂紋的擴展,裂紋滑移區(qū)擴大,裂紋逐漸變鈍,應(yīng)力集中程度降低,同時外加拉應(yīng)力值也開始減小,當兩者作用的結(jié)果達到平衡,滑移停止裂紋不在擴展。
當外加交變應(yīng)力為壓應(yīng)力時,滑移沿反方向進行,原始裂紋和新擴展的裂紋表面被壓近,己經(jīng)鈍化的裂紋被彎折、。當壓應(yīng)力達到值時,裂紋表面被壓合,裂紋又由鈍變銳,形成尖角。在下一周期外加應(yīng)力為拉應(yīng)力時,在其作用下被的裂紋又產(chǎn)生應(yīng)力集中裂紋繼續(xù)擴展。
實際上,在疲勞主裂紋的擴展過程中,常遇到晶界、相界或亞晶界等物,如果此類裂紋擴展物的強度很高,主裂紋不易通過而阻礙了其沿原來方向的擴展,裂紋的擴展方向?qū)l(fā)生改變,裂紋的擴展方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),這將導(dǎo)致二次裂紋的產(chǎn)生。