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中點(diǎn)，在疲勞載荷作用下就常從這些部位開始滑移，裂紋的起始與上面所述大致相
同。
在裂紋萌生過(guò)程中，應(yīng)力集中起著重要的作用，雖然滑移處存在應(yīng)變硬化，但滑
移仍集中在這個(gè)區(qū)域而不轉(zhuǎn)移，這主要就是因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域中應(yīng)力集中的影響，此處的
應(yīng)力比周圍基體的應(yīng)力要高得多，所以滑移仍在此區(qū)域進(jìn)行，從而造成更大的應(yīng)力集
中而使裂紋萌生。
（）裂紋微觀擴(kuò)展階段。利用滑移模型，也不難解釋疲勞裂紋擴(kuò)展的機(jī)理，圖  % %表明了疲勞裂紋的擴(kuò)展過(guò)程。在拉伸應(yīng)力場(chǎng)中，裂紋尖端引起了應(yīng)力集中（圖  % % %（&）（）），裂紋面上部材料在尖端很容易沿最大剪應(yīng)力方向滑移。由
于這一滑移，裂紋張開并向前擴(kuò)展了一段距離。然后，滑移沿另一平面發(fā)生（圖  %
%（’））。載荷繼續(xù)上升，由于應(yīng)變硬化和滑移面的氧化膜鈍化，原來(lái)方向不再滑
移，而改在其他方向滑移，最后使裂尖形狀完全鈍化（圖  % %（）），裂紋也完成了
一個(gè) (的擴(kuò)展。
裂紋尖端的塑性區(qū)是在彈性材料的包圍之中，當(dāng)載荷下降時(shí)，四周的彈性材料將
收縮而對(duì)塑性區(qū)施加壓縮應(yīng)力。最后壓應(yīng)力又超過(guò)了屈服應(yīng)力，至少在裂紋尖端附
近是如此，從而發(fā)生反向的塑性變形，使裂紋尖端閉合并重新尖銳，如圖  % %（"）
所示。
裂紋周期性地張開、閉合形成了波紋模樣，每一個(gè)新循環(huán)增加一個(gè)新的波紋。用
電子顯微鏡觀察斷裂表面時(shí)，可清楚地看到這些波紋，稱之為疲勞條紋。疲勞條紋是
裂紋鈍化再尖銳的結(jié)果，它代表裂紋擴(kuò)展時(shí)裂紋前緣的各個(gè)位置。
總的說(shuō)來(lái)，這一階段的裂紋擴(kuò)展非常復(fù)雜，裂紋沿著與應(yīng)力軸 "角的方向擴(kuò)展，
但其中的有些微裂紋很快就停止了，只有部分微裂紋匯集成一主導(dǎo)微裂紋，這一主導(dǎo)
微裂紋擴(kuò)展幾個(gè)晶粒尺寸（約 &)) * "+）后，就逐步改變了擴(kuò)展方向，即過(guò)渡到宏觀擴(kuò)
展的階段，裂紋離開原滑移面，不再與外力成 "角，而是沿著垂直外力的方向擴(kuò)展。
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圖  " "疲勞裂紋擴(kuò)展的滑移一鈍化因此，第一階段的微裂紋萌生與擴(kuò)展是具有一定晶體學(xué)取向的擴(kuò)展，同時(shí)，裂紋擴(kuò)展速率極為緩慢，量級(jí)大致在 %& "’ (%& ") **+周。
（,）裂紋宏觀擴(kuò)展階段。宏觀裂紋擴(kuò)展階段是從可見(jiàn)裂紋開始的裂紋擴(kuò)展階段，它是從微裂紋擴(kuò)展階段逐漸過(guò)渡來(lái)的。這一階段的特點(diǎn)是裂紋擴(kuò)展速度加快，一般在 %& ") (%& ", **+周，裂紋擴(kuò)展方向與應(yīng)力軸垂直，疲勞條紋比較明顯。
微觀裂紋擴(kuò)展階段和宏觀裂紋擴(kuò)展階段統(tǒng)稱為裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段。微觀與宏觀裂紋的分界線不是十分明確，一般在 &-&% (&-&.**范圍，甚至可達(dá) %**，這依據(jù)材料的不同而不同。通常認(rèn)為從宏觀裂紋擴(kuò)展開始（即出現(xiàn)可見(jiàn)裂紋時(shí)開始）屬于斷裂力學(xué)研究范圍。對(duì)于裂紋生成及微裂紋擴(kuò)展這兩個(gè)階段，斷裂力學(xué)不能處理，需要用工程疲勞的分析方法來(lái)解決。
（）裂紋的非穩(wěn)定擴(kuò)展階段（斷裂階段）。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到較大的尺寸（ /01）時(shí)，擴(kuò)展速率急劇上升，在很短時(shí)間內(nèi)，構(gòu)件發(fā)生斷裂。
以上所描述的裂紋擴(kuò)展過(guò)程一般與延性較好的金屬材料相吻合。對(duì)于高強(qiáng)度材料，由于屈服強(qiáng)度高、對(duì)缺口敏感性大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因；往往直接在宏觀的應(yīng)力集中部位裂紋成核，隨即開始宏觀裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段，而不發(fā)生傾斜的微觀裂紋擴(kuò)展階段。
,-疲勞斷口及特征
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典型的疲勞破壞斷口按照疲勞裂紋的發(fā)展過(guò)程可大致分為三個(gè)區(qū)域：
（）疲勞裂紋源區(qū)。這是疲勞裂紋的起點(diǎn)，常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的表面，特別是應(yīng)力集中嚴(yán)重的部位，如果構(gòu)件材料內(nèi)部存在缺陷（如夾雜物、空洞、化學(xué)成分偏析等）也可以在亞表面或內(nèi)部發(fā)生。一般用肉眼或低倍放大鏡就能大致確定疲勞裂紋源的位置。疲勞源在整個(gè)疲勞斷口截面上所占比例很小，呈半圓形或半橢圓形，非常光滑、亮澤、細(xì)潔，貝殼狀波紋線不明顯，這是由于疲勞裂紋在該區(qū)擴(kuò)展速度很慢、裂紋面反復(fù)張開與閉合而使斷面磨光的緣故。
（"）疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)。疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)是疲勞斷口最重要的區(qū)域，常呈貝殼狀或海灘波紋狀。這些波紋常稱為疲勞條帶，一般從疲勞源開始呈弧形線條向四周推進(jìn)，垂直于裂紋擴(kuò)展方向。拉應(yīng)力使裂紋擴(kuò)展，壓應(yīng)力使裂紋閉合，裂紋兩側(cè)表面反復(fù)張開閉合就形成了這些條紋，條紋與作用的反復(fù)載荷有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是斷口量化分析的重要依據(jù)。裂紋擴(kuò)展區(qū)一般較光亮，且愈接近疲勞源區(qū)愈亮。在裂紋擴(kuò)展后期，由于有效截面不斷減少，構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)力不斷增加，裂紋擴(kuò)展速率提高，于是疲勞裂紋加速擴(kuò)展區(qū)的斷口較粗糙且不規(guī)則，并可能伴有因材料撕裂而造成的臺(tái)階、小丘或弧形條帶（較寬），擴(kuò)展也往往是不連續(xù)的。但對(duì)于高強(qiáng)度鋼或高應(yīng)力疲勞的情況，一般觀察不到貝殼狀波紋線，讀者可自行分析其原因。
（）快速斷裂區(qū)�？焖贁嗔褏^(qū)也稱瞬時(shí)斷裂區(qū)，是疲勞裂紋長(zhǎng)度擴(kuò)展到臨界尺寸后發(fā)生的快速破斷。快速斷裂區(qū)的大小與材料特性、應(yīng)力集中嚴(yán)重程度和應(yīng)力水平有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，材料較脆，應(yīng)力水平較高，應(yīng)力集中嚴(yán)重時(shí)，快速斷裂區(qū)面積較大。快速斷裂區(qū)的形狀特征與靜力破壞基本相同，較粗糙且分為平斷部分和斜斷部分。平斷部分屬拉斷型，斜斷部分屬剪斷型。
疲勞斷口特征可以幫助我們分析構(gòu)件的破壞是否屬于疲勞破壞。但它也與材料、載荷等因素相關(guān)，有時(shí)光滑區(qū)很小，這會(huì)給分析判斷帶來(lái)一定困難，這時(shí)可能須要借助于電子顯微鏡觀察微觀斷口，這里就不再贅述了。
二、金屬材料的疲勞特性
恒幅疲勞載荷
金屬材料的疲勞破壞取決于內(nèi)、外兩方面因素。外在因素指作用于材料上的外加疲勞載荷；內(nèi)在因素指材料的抗疲勞斷裂能力。恒幅疲勞載荷是最基本的疲勞載荷形式，可利用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)發(fā)生此反復(fù)載荷。而實(shí)際飛機(jī)經(jīng)歷的疲勞載荷卻要復(fù)雜得多。這里，僅說(shuō)明基本疲勞載荷的描述參數(shù)等，而復(fù)雜疲勞載荷歷程放在以后介紹。
由于通常的疲勞破壞屬靜力學(xué)范圍，故對(duì)反復(fù)的疲勞載荷循環(huán)歷程僅關(guān)心其大小而不關(guān)心載荷的波形及頻率。恒幅疲勞載荷的描述參數(shù)有 %個(gè)，分別為 &’()，&’*+， •"-,•
　
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