
【机】 fatigue deformation
fatigue; prostration; tire; tiredness; wear out; weariness
【化】 fatigue
【医】 defatigation; fatigue
transmute; distort; metamorphose; distortion; metamorphism; transfiguration
transformation; transmutation
【化】 anamorphosis; deformation; distortion; transform
【医】 allaxis; deformation; deformity; distortion; dysmorphia; dysmorphosis
malformation; metallaxis; metamorphosis; transformation
在材料科学与工程领域,"疲劳变形"(fatigue deformation)指材料在循环载荷作用下,即使应力低于材料的屈服强度,经过足够多次循环后仍逐渐产生累积损伤,最终导致永久性形状变化或断裂的现象。其核心在于载荷的重复性而非单次载荷大小。
循环载荷驱动
材料承受反复变化的应力(如拉伸-压缩、弯曲、扭转),如机械零件、桥梁或飞机部件所受的交变应力。区别于静态载荷下的变形,疲劳变形需经历多次应力循环。
微观损伤累积
初始阶段,材料内部晶粒滑移形成微裂纹(如滑移带开裂)。随着循环次数增加,微裂纹扩展并连接,形成主导裂纹。此过程无明显宏观塑性变形,具有隐蔽性。
突发性断裂
当主导裂纹达到临界尺寸,材料在远低于屈服强度的应力下发生突然断裂。疲劳断口通常呈现特征形貌(如贝壳状条纹),反映裂纹扩展的阶段性。
$$ Deltasigma = C cdot N_f^{-k} $$
其中$C$和$k$为材料常数。
注:建议查阅《机械工程材料手册》或ASM Handbook第19卷《Fatigue and Fracture》获取更详尽的测试数据与案例分析。
疲劳变形是材料或结构在反复承受外力作用时,逐渐积累的不可逆形变现象。以下是详细解释:
核心定义
疲劳变形指材料在低于弹性极限的应力反复作用下,虽未立即破坏,但会逐渐产生无法恢复的永久变形。例如弹簧长期受压后无法完全复原。
与疲劳破坏的区别
疲劳变形是破坏前的累积阶段,而疲劳破坏是最终断裂结果。前者强调形变积累,后者强调失效。
发生条件
影响与表现
表现为材料刚度下降、尺寸变化或功能减弱,常见于机械零件、桥梁等长期受动态载荷的工程结构。
扩展说明
该概念在材料科学和工程领域尤为重要,需通过疲劳试验评估材料的耐久性,防止因微小变形累积引发重大事故。
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