曲线在双对数坐标中画出的曲线,如右图2所示。图中 曲线可分为低、中、高速率三个区域:
疲劳裂纹扩展速率1区
是低速率区。该区域内,随着应力强度因子幅度 的降低,裂纹扩展速率迅速下降。到某一下限值时,裂纹扩展速率趋近于零(da/dN<10-10m/c)。
若,则可以认为裂纹不发生扩展。
是反映疲劳裂纹是否扩展的一个重要的材料参数,称为疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅度:是曲线的下限。
当时裂纹扩展较快,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(断裂韧度)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。
研究疲劳裂纹门槛值在理论上和实际工程应用上都是有意义的。十分明显,一般的机械零件和工程构件是不会以来作为设计指标的。因为数值很低,如以来作为设计标准,这无疑是要求工作应力很低或者容许的裂纹尺寸很小。疲劳门槛值除了因应力比R的增加而减小外,还和组织有关。
疲劳裂纹扩展速率2区
是中速率裂纹扩展区。此时,裂纹扩展速率一般在 - m/c范围内。大量的实验研究表明:中速率区内, 有良好的对数线性关系。利用这一关系进行疲劳裂纹扩展寿命预测,是疲劳裂纹扩展研究的重点。
疲劳裂纹扩展速率3区
为高速率区,在这一区域内,da/dN大,裂纹扩展快,寿命短。其对裂纹扩展寿命的贡献,通常可以不考虑。此区域的上限为 ,是由断裂判据 给出的。