關(guān)于疲勞

1. 疲勞的定義

材料在變動載荷和應(yīng)變的長期作用下，因累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象，稱為疲勞。

2. 變動載荷

指大小或方向隨著時間變化的載荷，稱為變動載荷。

3. 變動應(yīng)力

變動載荷在單位面積上的平均值。可分為：規(guī)則周期變動應(yīng)力和無規(guī)則隨機(jī)變動應(yīng)力

4. 循環(huán)載荷（應(yīng)力）的表征

最大循環(huán)應(yīng)力：σmax

最小循環(huán)應(yīng)力：σmin

平均應(yīng)力：σm=(σmax+σmin)/2

應(yīng)力幅σa或應(yīng)力范圍Δσ：Δσ=σmax-σmin，σa=Δσ/2=(σmax-σmin)/2

應(yīng)力比（或稱循環(huán)應(yīng)力特征系數(shù)）：r=σmin/σmax

5.循環(huán)應(yīng)力分類

按平均應(yīng)力、應(yīng)力幅、應(yīng)力比的不同，循環(huán)應(yīng)力分為：

對稱循環(huán)σm=(σmax+σmin)/2=0，r=-1。屬于此類的有：大多數(shù)旋轉(zhuǎn)軸類零件。

不對稱循環(huán)σm≠0。如：發(fā)動機(jī)連桿、螺栓：σa>σm>0，-1 0，σm<0，r<-1。

脈動循環(huán)：σm=σa>0，r=0(σmin=0) 如：齒輪的齒根、壓力容器；σm=σa<0，r=∞(σmax=0) 如：軸承（壓應(yīng)力）

波動循環(huán)：σm>σa，00 如：發(fā)動機(jī)氣缸蓋、螺栓。

隨機(jī)變動應(yīng)力：應(yīng)力大小、方向隨機(jī)變化，無規(guī)律性。如：汽車、飛機(jī)零件、輪船。

二

疲勞破壞的特點

在變動載荷作用下，材料薄弱區(qū)域逐漸發(fā)生損傷，損傷累積到一定程度→產(chǎn)生裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展→失穩(wěn)斷裂。

特點是：從局部區(qū)域開始的損傷，不斷累積，最終引起整體破壞。

潛藏的突發(fā)性破壞，脆性斷裂（即使是塑性材料）。

屬低應(yīng)力循環(huán)延時斷裂（滯后斷裂）。

對缺陷十分敏感（可加速疲勞進(jìn)程）。

三

疲勞破壞的分類

1. 按應(yīng)力狀態(tài)

彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞、復(fù)合疲勞。

2. 按應(yīng)力大小和斷裂壽命

N>105，б<бs ? 高周疲勞→低應(yīng)力疲勞

N=102～105，б≥бs 低周疲勞→高應(yīng)力疲勞