fatigue damage是什么意思，fatigue damage的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

疲劳损伤（Fatigue Damage） 是工程学和材料科学中的一个核心概念，特指材料或结构在反复施加的循环应力或应变（即使这些应力远低于材料的静态强度极限） 作用下，性能逐渐劣化并最终导致失效的过程。这种失效通常表现为无明显塑性变形的突然断裂，具有高度的隐蔽性和危险性。

其详细含义和特点可从以下几个方面理解：

1. 核心机制 - 循环载荷下的渐进破坏：

   • 与一次性过载导致的断裂不同，疲劳损伤是一个累积性的过程。每次载荷循环都会对材料内部造成微小的、不可逆的损伤。
   • 这种损伤通常起始于材料表面或内部缺陷（如夹杂物、划痕、孔洞）处的微裂纹萌生。在持续的循环应力作用下，这些微裂纹会稳定扩展。
   • 当裂纹扩展到临界尺寸时，剩余的有效截面无法再承受载荷，便会发生突然的、灾难性的断裂。整个过程中，宏观上可能没有明显的变形征兆。

2. 关键特征：

   • 应力水平低于屈服强度： 疲劳失效可以在施加的循环应力最大值远低于材料的屈服强度甚至弹性极限的情况下发生。这是疲劳失效区别于静载失效的最显著特点。
   • 循环次数依赖性： 失效所需的循环次数（疲劳寿命）与施加的应力幅值密切相关。应力幅值越低，导致失效所需的循环次数就越多。通常用S-N曲线（应力-寿命曲线）来描述这种关系。
   • 局部性： 损伤往往始于应力集中区域（如缺口、截面突变处、表面缺陷）。
   • 对缺陷敏感： 材料内部的微小缺陷或表面的微小损伤（如加工划痕）会显著降低疲劳寿命。
   • 无明显宏观塑性变形： 疲劳断口通常比较平整，断裂前宏观塑性变形很小，使得疲劳失效难以通过常规检查提前发现。

3. 工程应用与重要性：

   • 疲劳损伤是航空航天、汽车、船舶、桥梁、压力容器、旋转机械等承受交变载荷的结构和零部件最主要的失效形式之一。
   • 据统计，工程结构中的机械失效有相当大的比例（通常认为在50%-90%之间）是由疲劳损伤引起的。
   • 理解和预测疲劳损伤对于结构设计、安全评估、寿命预测、制定检修维护计划至关重要，直接关系到人身安全和经济效益。

4. 微观机理：

   • 在微观层面，疲劳损伤的起始（裂纹萌生）通常与滑移带的形成和挤出/挤入有关。在循环塑性变形下，金属晶体内部的位错运动会形成局部的滑移带，这些滑移带在表面形成台阶（挤出脊和挤入沟），挤入沟处应力集中，极易萌生微裂纹。
   • 裂纹扩展阶段通常分为两个阶段：第I阶段沿最大剪应力方向扩展（约几个晶粒深度），第II阶段沿垂直于最大主应力的方向稳定扩展，在断口上留下特征性的“疲劳辉纹”（需在电子显微镜下观察）。

权威性参考来源：

• Suresh, S. (1998). Fatigue of Materials (2nd ed.). Cambridge University Press. 这是一本关于材料疲劳领域的经典权威教材，深入阐述了疲劳损伤的微观机制、宏观表现、测试方法和理论模型。
• Dowling, N. E. (2012). Mechanical Behavior of Materials: Engineering Methods for Deformation, Fracture, and Fatigue (4th ed.). Pearson. 这本广泛使用的工程材料教材提供了关于疲劳损伤和疲劳寿命预测的工程视角和实用方法。
• ASTM International. ASTM E1823 - Standard Terminology Relating to Fatigue and Fracture Testing. 美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准术语，为疲劳和断裂测试领域提供了权威的定义和规范。其中对疲劳、疲劳寿命、疲劳裂纹扩展等有明确定义。 (可在ASTM官网查询标准具体内容)。

网络扩展资料

Fatigue Damage（疲劳损伤/疲劳损坏）是工程学和材料科学中的专业术语，指材料或结构在反复承受应力或应变时逐渐累积的损伤，最终可能导致断裂或失效。以下是详细解释：

1. 核心定义

• Fatigue（疲劳）：指材料因循环载荷（如反复拉伸、压缩、振动）导致的性能衰退现象。在金属、复合材料等工程材料中尤为常见。
• Damage（损伤）：指材料因外力作用产生的物理破坏或性能下降。
• Fatigue Damage：两者结合表示循环应力下材料内部微观缺陷的累积过程，最终引发宏观裂纹或结构失效。

2. 发生机制

• 裂纹萌生：材料表面或内部因应力集中产生微小裂纹。
• 裂纹扩展：循环载荷下裂纹逐渐扩大，直至剩余材料无法承受载荷。
• 断裂：材料突然失效，通常无明显塑性变形（脆性断裂特征）。

3. 影响因素

• 应力水平：应力越高，疲劳寿命越短。
• 循环次数：载荷作用次数越多，损伤越严重。
• 材料特性：金属的晶粒结构、复合材料的界面强度等。
• 环境条件：腐蚀、高温等环境会加速疲劳损伤。

4. 应用领域

• 机械工程：飞机发动机叶片、桥梁、铁轨等需长期承受动态载荷的部件。
• 材料科学：通过疲劳试验（如S-N曲线测试）评估材料耐久性。
• 安全评估：预测结构寿命，制定维护计划以避免灾难性事故。

5. 相关术语

• Fatigue Strength（疲劳强度）：材料在无限次循环中不失效的最大应力。
• Fatigue Life（疲劳寿命）：材料失效前可承受的循环次数。

如需进一步了解测试方法或具体案例，可参考材料力学或工程结构相关文献。

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