【摘要】 在常温或温度不高的情况下的变形失效主要有弹性变形失效和塑性变形失效。

在常温或温度不高的情况下的变形失效主要有弹性变形失效和塑性变形失效。弹性变形失效主要是变形过量或丧失原设计的弹性功能，塑性失效一般是变形过量。在高温下的变形失效有蠕变失效和热松弛失效。

 

应力-应变曲线

 

1 弹性变形失效

在弹性状态下，固体材料吸收加载能量，并根据原子间距的变化而变形，但因未超过原子之间的结合力，当卸载时，全部能量释放，变形完全消失，材料恢复到其原始状态。要有好的弹性，应从提高材料的弹性极限及降低弹性模量入手。

 

金属弹性变形的特点：

 

（1）可逆性。金属材料的弹性变形具有可逆的性质，即加载时，卸载后恢复到原状的性质；

 

（2）单值性。 在金属材料的弹性变形过程中，无论是在加载阶段还是卸载阶段，只要应力和应变在缓慢加载条件下保持对应于单个值的线性关系，并且彼此成比例，就符合胡克定律；

 

（3）变形量很小。金属的弹性变形主要发生在弹性阶段，但在塑性阶段也伴随着定量的弹性变形。但两个阶段弹性变形的总量是很小的，加起来一般小于0.5%-1.0%。

 

构件产生的弹性变形量超过构件匹配的允许值，称为过度弹性变形失效。判断方法可参考：

  • 失效部件是否有严格的尺寸匹配要求，是否存在高温或低温工况；
  • 注意观察在正常工作时，构件互相不接触，而又很靠近的表面上是否有划伤、擦伤或磨损的痕迹。只要观察到这种痕迹，而且构件停工时，构件相互间仍有间隙，便可作为判断的依据；

（3） 设计中是否考虑了弹性变形的影响，并采取了相应的措施；

（4） 通过计算验证是否存在过度弹性变形的可能性；

（5）由于弹性变形是晶格的变形，可用X射线法测量金属在受载时的晶格常数的变化验证是否符合要求。

 

当构件的弹性变形不遵循变形可逆性、单值对应性和小变形的特征时，构件就会失去弹性功能而失效。

 

过载、超温或材料劣化是导致部件变形和失效的原因。预防措施如下：

（1） 选择合适的材料或部件结构；

（2）确定适当的构件匹配尺寸或变形的约束条件，对于因拉伸和压缩而变形的杆件和柱件，以及因弯曲和扭转而变形的轴件，过度的弹性变形可能会由于部件的装配精度的损失而导致运动误差。需要精确计算可能发生的弹性变形和变形约束，以实现适当的拟合尺寸；

（3） 采用减少变形影响的连接器，如皮带传动、软管连接、柔性轴、椭圆管板等。