fatigue damage是什麼意思，fatigue damage的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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專業解析

疲勞損傷（Fatigue Damage） 是工程學和材料科學中的一個核心概念，特指材料或結構在反複施加的循環應力或應變（即使這些應力遠低于材料的靜态強度極限） 作用下，性能逐漸劣化并最終導緻失效的過程。這種失效通常表現為無明顯塑性變形的突然斷裂，具有高度的隱蔽性和危險性。

其詳細含義和特點可從以下幾個方面理解：

1. 核心機制 - 循環載荷下的漸進破壞：

   • 與一次性過載導緻的斷裂不同，疲勞損傷是一個累積性的過程。每次載荷循環都會對材料内部造成微小的、不可逆的損傷。
   • 這種損傷通常起始于材料表面或内部缺陷（如夾雜物、劃痕、孔洞）處的微裂紋萌生。在持續的循環應力作用下，這些微裂紋會穩定擴展。
   • 當裂紋擴展到臨界尺寸時，剩餘的有效截面無法再承受載荷，便會發生突然的、災難性的斷裂。整個過程中，宏觀上可能沒有明顯的變形征兆。

2. 關鍵特征：

   • 應力水平低于屈服強度： 疲勞失效可以在施加的循環應力最大值遠低于材料的屈服強度甚至彈性極限的情況下發生。這是疲勞失效區别于靜載失效的最顯著特點。
   • 循環次數依賴性： 失效所需的循環次數（疲勞壽命）與施加的應力幅值密切相關。應力幅值越低，導緻失效所需的循環次數就越多。通常用S-N曲線（應力-壽命曲線）來描述這種關系。
   • 局部性： 損傷往往始于應力集中區域（如缺口、截面突變處、表面缺陷）。
   • 對缺陷敏感： 材料内部的微小缺陷或表面的微小損傷（如加工劃痕）會顯著降低疲勞壽命。
   • 無明顯宏觀塑性變形： 疲勞斷口通常比較平整，斷裂前宏觀塑性變形很小，使得疲勞失效難以通過常規檢查提前發現。

3. 工程應用與重要性：

   • 疲勞損傷是航空航天、汽車、船舶、橋梁、壓力容器、旋轉機械等承受交變載荷的結構和零部件最主要的失效形式之一。
   • 據統計，工程結構中的機械失效有相當大的比例（通常認為在50%-90%之間）是由疲勞損傷引起的。
   • 理解和預測疲勞損傷對于結構設計、安全評估、壽命預測、制定檢修維護計劃至關重要，直接關系到人身安全和經濟效益。

4. 微觀機理：

   • 在微觀層面，疲勞損傷的起始（裂紋萌生）通常與滑移帶的形成和擠出/擠入有關。在循環塑性變形下，金屬晶體内部的位錯運動會形成局部的滑移帶，這些滑移帶在表面形成台階（擠出脊和擠入溝），擠入溝處應力集中，極易萌生微裂紋。
   • 裂紋擴展階段通常分為兩個階段：第I階段沿最大剪應力方向擴展（約幾個晶粒深度），第II階段沿垂直于最大主應力的方向穩定擴展，在斷口上留下特征性的“疲勞輝紋”（需在電子顯微鏡下觀察）。

權威性參考來源：

• Suresh, S. (1998). Fatigue of Materials (2nd ed.). Cambridge University Press. 這是一本關于材料疲勞領域的經典權威教材，深入闡述了疲勞損傷的微觀機制、宏觀表現、測試方法和理論模型。
• Dowling, N. E. (2012). Mechanical Behavior of Materials: Engineering Methods for Deformation, Fracture, and Fatigue (4th ed.). Pearson. 這本廣泛使用的工程材料教材提供了關于疲勞損傷和疲勞壽命預測的工程視角和實用方法。
• ASTM International. ASTM E1823 - Standard Terminology Relating to Fatigue and Fracture Testing. 美國材料與試驗協會（ASTM）制定的标準術語，為疲勞和斷裂測試領域提供了權威的定義和規範。其中對疲勞、疲勞壽命、疲勞裂紋擴展等有明确定義。 (可在ASTM官網查詢标準具體内容)。

網絡擴展資料

Fatigue Damage（疲勞損傷/疲勞損壞）是工程學和材料科學中的專業術語，指材料或結構在反複承受應力或應變時逐漸累積的損傷，最終可能導緻斷裂或失效。以下是詳細解釋：

1. 核心定義

• Fatigue（疲勞）：指材料因循環載荷（如反複拉伸、壓縮、振動）導緻的性能衰退現象。在金屬、複合材料等工程材料中尤為常見。
• Damage（損傷）：指材料因外力作用産生的物理破壞或性能下降。
• Fatigue Damage：兩者結合表示循環應力下材料内部微觀缺陷的累積過程，最終引發宏觀裂紋或結構失效。

2. 發生機制

• 裂紋萌生：材料表面或内部因應力集中産生微小裂紋。
• 裂紋擴展：循環載荷下裂紋逐漸擴大，直至剩餘材料無法承受載荷。
• 斷裂：材料突然失效，通常無明顯塑性變形（脆性斷裂特征）。

3. 影響因素

• 應力水平：應力越高，疲勞壽命越短。
• 循環次數：載荷作用次數越多，損傷越嚴重。
• 材料特性：金屬的晶粒結構、複合材料的界面強度等。
• 環境條件：腐蝕、高溫等環境會加速疲勞損傷。

4. 應用領域

• 機械工程：飛機發動機葉片、橋梁、鐵軌等需長期承受動态載荷的部件。
• 材料科學：通過疲勞試驗（如S-N曲線測試）評估材料耐久性。
• 安全評估：預測結構壽命，制定維護計劃以避免災難性事故。

5. 相關術語

• Fatigue Strength（疲勞強度）：材料在無限次循環中不失效的最大應力。
• Fatigue Life（疲勞壽命）：材料失效前可承受的循環次數。

如需進一步了解測試方法或具體案例，可參考材料力學或工程結構相關文獻。

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