
【机】 endurance limit; fatigue limit
疲劳限界(fatigue limit)是材料力学中的重要概念,指材料在交变应力作用下可承受无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力值,也称为疲劳极限或耐久极限(endurance limit)。其核心特征如下:
当材料所受的交变应力低于疲劳限界时,理论上可承受 (10) 至 (10) 次应力循环而不失效, 这一特性对航空、汽车等领域的零部件寿命设计至关重要。
汉语“疲劳限界”对应英文术语 fatigue limit(美式)或 endurance limit(英式),部分文献亦用 fatigue strength(特定循环次数下的疲劳强度)。
疲劳限界并非所有材料共有。钢、钛合金等存在明显疲劳限界(约为抗拉强度的40–50%),而铝合金、铜合金等通常表现为随循环次数增加疲劳强度持续下降的曲线。
工程师以疲劳限界作为安全应力基准,例如发动机曲轴、齿轮等关键部件需确保工作应力远低于该阈值。
权威参考文献
“疲劳限界”是材料科学和工程力学中的一个专业术语,指材料在无限次交变应力循环作用下不发生断裂的最大应力值,也称为疲劳极限或持久极限。以下是详细解释:
基本概念
疲劳限界表示材料对周期性应力的承受能力。当材料承受的应力低于此极限时,即使经历极多次(如$10$次以上)循环也不会发生疲劳破坏。
符号与单位
通常用符号$sigma$表示,单位为兆帕(MPa)。
与循环次数的关系
实际应用中,材料无法进行无限次试验,因此工程上常以$10$次循环对应的应力作为疲劳极限的参考值。
影响因素
包括材料性质、应力类型(拉压、弯曲等)、表面状态及环境条件(如温度、腐蚀)。
与屈服极限的区别
疲劳破坏常发生在无明显预兆的情况下(如金属零件突然断裂),因此疲劳限界是机械设计(如航空、桥梁)中确保长期安全性的重要参数。
测试方法
通过疲劳试验机施加交变载荷,记录不同应力水平下的循环次数,绘制S-N曲线(应力-寿命曲线)确定疲劳极限。
非金属材料的差异
塑料等材料可能不存在明确的疲劳极限,需用特定循环次数(如$10^{10}$次)下的破坏应力表示。
如需进一步了解测试标准或具体材料的疲劳数据,可参考工程手册或专业文献。
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