
【化】 fatigue resistance; fatigue strength
疲劳强度(Fatigue Strength)是材料力学领域的重要概念,指材料在循环载荷作用下抵抗疲劳破坏的极限能力,对应的英文术语为"fatigue strength"。其核心含义包含以下四个维度:
工程学定义 材料在重复应力作用下发生断裂前能承受的最大应力值。该指标通过标准疲劳试验(如旋转弯曲试验)测定,通常用符号$sigma_f$表示,计算公式为: $$ sigma_f = frac{S}{N^b} $$ 其中$S$为应力幅,$N$为循环次数,$b$为材料指数。
测试标准 中国现行GB/T 3075-2020《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》规定,测试需在标准试件上施加$10$次循环载荷,记录50%试件不发生破坏的应力阈值。
工程应用 航空航天领域要求关键部件(如涡轮叶片)的疲劳强度值需达到$geq 800text{MPa}$。汽车工业中,发动机曲轴材料需通过200万次循环测试。
影响因素 包含材料微观结构(晶粒尺寸、夹杂物分布)、表面处理工艺(喷丸强化、渗氮处理)、环境介质(腐蚀性介质会降低$sigma_f$值)等变量。
疲劳强度是一个在不同领域具有不同含义的术语,以下从材料科学和工程学的角度进行详细解释:
疲劳强度指材料或构件在无限次交变应力循环中不发生破坏的最大应力值。实际工程中,通常以特定循环次数(如钢材$10$次、有色金属$10$次)对应的最大应力作为疲劳强度标准。
破坏特征
材料在低于静载屈服强度的循环应力作用下,因微观裂纹扩展导致突然断裂。例如钢筋疲劳断裂常由内部缺陷引发应力集中所致。
S-N曲线
通过试验测得应力(S)与循环次数(N)的关系曲线,常用幂函数拟合确定设计标准。
影响因素 | 作用机制 |
---|---|
应力集中(缺口、缺陷) | 加速裂纹萌生,降低疲劳寿命 |
材料性质(强度、韧性) | 高韧性材料更抗裂纹扩展 |
载荷类型(交变/冲击) | 交变载荷比静载更易引发疲劳 |
环境(温度、腐蚀) | 高温或腐蚀环境显著降低疲劳强度 |
主要用于评估机械零件(如航空部件、桥梁构件)的耐久性,其计算分为:
注:生物学领域偶用“疲劳强度”描述人体抗疲劳能力,但该用法非工程技术标准概念。
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