疲劳强度 疲劳强度理论精要之疲劳失效机理

1.什么是交变应力？交变应力有哪些相关概念？

某一点的应力随时间变化，称为交变应力。

或者

平均应力:最大应力和最小应力的平均值，即

应力幅度:应力变化幅度的一半，即

最大应力:应力循环中的最大值，即

最小应力:应力循环中的最小值，即

2.什么是疲劳失效？疲劳失效的特点和原因是什么？

疲劳损伤是机械设备的主要损伤形式(80% ~ 90%)，常造成重大经济损失和人员伤亡。疲劳研究的主要目的是防止测试、计算或监测引起的疲劳失效和事故，确保设备使用安全。

构件在交变应力下的失效和失效称为疲劳失效。大量试验结果和实际零件的失效现象表明，材料在疲劳失效过程中具有以下特征:

破坏时的名义应力值远低于材料在静载荷作用下的强度极限，甚至低于屈服强度构件在一定量的交变应力作用下发生破坏有一个过程，即需要经过一定数量的应力循环构件在破坏前没有明显的塑性变形，即使塑性很好的材料，也会呈现脆性断裂同一疲劳破坏断口，一般都是有明显的光滑区域与颗粒状区域。

经典理论认为:

在一定的交变应力值下，经过几次应力循环，金属零件或部件表面的一些晶粒的原子晶格开始剪切滑移，逐渐形成滑移带。随着应力循环的增加，滑移带变宽并不断扩展。这种滑移带会在滑移面上产生初始疲劳裂纹，这些裂纹逐渐积累并出现在宏观缺口中，然后在缺口处产生应力集中，最终产生初始疲劳裂纹。首先，初始疲劳裂纹仅出现在单一晶粒中，并沿滑移面扩展。在裂纹尖端集中应力的作用下，裂纹从单个晶粒向多个晶粒扩展。

根据最新的疲劳理论，疲劳破坏的起源是由位错运动引起的，位错运动最终聚集在一起形成初始疲劳裂纹，称为微裂纹。微裂纹形成后，继续扩展并相互连接形成较大的裂纹，其长度可达宏观范围，称为宏观裂纹。