零部件疲勞強(qiáng)度是其質(zhì)量的核心指標(biāo),是指材料經(jīng)無限多次交變載荷作用而不會(huì)產(chǎn)生破壞的大應(yīng)力,稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。通常情況下,任何金屬材料都不可能做無限多次交變載荷試驗(yàn),當(dāng)其作為汽車零部件投入使用后,會(huì)在長(zhǎng)期工作中出現(xiàn)種種形變,損傷零部件功能,當(dāng)這種損傷積累達(dá)到一定限度,就會(huì)出現(xiàn)破壞。疲勞試驗(yàn)可對(duì)零部件的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試,了解參數(shù)并尋求改進(jìn)。
汽車零部件的疲勞破壞可分為多種類型,但其基本原理是相同的,即零部件在循環(huán)載荷作用下,在局部高應(yīng)力處的晶粒上形成微裂紋,然后發(fā)展成較大裂紋,裂紋繼續(xù)擴(kuò)展,終導(dǎo)致疲勞斷裂。換言之,零部件的疲勞破壞分為裂紋形成、擴(kuò)展和瞬斷3個(gè)階段。對(duì)常規(guī)的疲勞破壞進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)大部分零部件的初始破壞往往出現(xiàn)于亞表面,即從大晶粒處穿晶斷裂,形成亞微觀的疲勞裂紋,這種裂紋可能十分微小,無法得到發(fā)覺,在零部件持續(xù)工作中,受到外荷載的影響,裂紋會(huì)沿切應(yīng)力方向持續(xù)擴(kuò)大,造成較大的裂紋,使零部件嚴(yán)重破損。
宏觀上看,可著眼于零部件的塑性應(yīng)變和彈性應(yīng)變兩個(gè)指標(biāo)。在汽車零部件工作過程中,循環(huán)荷載是持續(xù)存在的,其應(yīng)力水平隨工作態(tài)勢(shì)的變化存在差異,當(dāng)應(yīng)力處于較低水平時(shí),零部件的彈性應(yīng)變起主導(dǎo)作用,隨著應(yīng)力水平的持續(xù)提升,塑性應(yīng)變不斷積累,漸漸成為主導(dǎo)疲勞破壞的核心因素。因此,單純以塑性應(yīng)變/彈性應(yīng)變的應(yīng)力水平進(jìn)行疲勞壽命的描述,都是不科學(xué)的。綜合對(duì)兩類應(yīng)變進(jìn)行考慮,可明確一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),即“過渡壽命點(diǎn)”,過渡壽命點(diǎn)P的右側(cè),表示低應(yīng)力水平循環(huán)區(qū),是彈性應(yīng)變?yōu)橹鲗?dǎo)的區(qū)域,過渡壽命點(diǎn)P的左側(cè),表示高應(yīng)力水平循環(huán)區(qū),是塑性應(yīng)變?yōu)橹鲗?dǎo)的區(qū)域,塑性應(yīng)變(線條1)、彈性應(yīng)變(線條2)和總應(yīng)變(線條3)的壽命曲線。