
【機】 fatigue deformation
fatigue; prostration; tire; tiredness; wear out; weariness
【化】 fatigue
【醫】 defatigation; fatigue
transmute; distort; metamorphose; distortion; metamorphism; transfiguration
transformation; transmutation
【化】 anamorphosis; deformation; distortion; transform
【醫】 allaxis; deformation; deformity; distortion; dysmorphia; dysmorphosis
malformation; metallaxis; metamorphosis; transformation
在材料科學與工程領域,"疲勞變形"(fatigue deformation)指材料在循環載荷作用下,即使應力低于材料的屈服強度,經過足夠多次循環後仍逐漸産生累積損傷,最終導緻永久性形狀變化或斷裂的現象。其核心在于載荷的重複性而非單次載荷大小。
循環載荷驅動
材料承受反複變化的應力(如拉伸-壓縮、彎曲、扭轉),如機械零件、橋梁或飛機部件所受的交變應力。區别于靜态載荷下的變形,疲勞變形需經曆多次應力循環。
微觀損傷累積
初始階段,材料内部晶粒滑移形成微裂紋(如滑移帶開裂)。隨着循環次數增加,微裂紋擴展并連接,形成主導裂紋。此過程無明顯宏觀塑性變形,具有隱蔽性。
突發性斷裂
當主導裂紋達到臨界尺寸,材料在遠低于屈服強度的應力下發生突然斷裂。疲勞斷口通常呈現特征形貌(如貝殼狀條紋),反映裂紋擴展的階段性。
$$ Deltasigma = C cdot N_f^{-k} $$
其中$C$和$k$為材料常數。
注:建議查閱《機械工程材料手冊》或ASM Handbook第19卷《Fatigue and Fracture》獲取更詳盡的測試數據與案例分析。
疲勞變形是材料或結構在反複承受外力作用時,逐漸積累的不可逆形變現象。以下是詳細解釋:
核心定義
疲勞變形指材料在低于彈性極限的應力反複作用下,雖未立即破壞,但會逐漸産生無法恢複的永久變形。例如彈簧長期受壓後無法完全複原。
與疲勞破壞的區别
疲勞變形是破壞前的累積階段,而疲勞破壞是最終斷裂結果。前者強調形變積累,後者強調失效。
發生條件
影響與表現
表現為材料剛度下降、尺寸變化或功能減弱,常見于機械零件、橋梁等長期受動态載荷的工程結構。
擴展說明
該概念在材料科學和工程領域尤為重要,需通過疲勞試驗評估材料的耐久性,防止因微小變形累積引發重大事故。
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