
【化】 fatigue crack; fatigue failure; fatigue fracture
疲勞斷裂(Fatigue Fracture) 指材料在遠低于其極限強度的循環應力(Cyclic Stress) 或交變載荷(Alternating Load) 長期作用下,經一定周期後發生的突然脆性斷裂現象。其核心特征是漸進性損傷積累,最終導緻無宏觀塑性變形的失效。
三階段發展過程
應力與壽命關系
遵循S-N曲線(應力-壽命曲線),即材料承受的應力幅值((Delta sigma))與失效循環次數((N_f))成反比。公式表示為:
$$ Delta sigma^m cdot N_f = C
$$
其中 (m) 和 (C) 為材料常數。
斷口形貌标志
典型疲勞斷口呈現:
疲勞斷裂常見于航空航天、橋梁、機械軸類等承受動态載荷的部件。防護措施包括:
來源:
疲勞斷裂是指在材料或結構中,由于長期承受交變應力或循環載荷作用,導緻微觀裂紋逐漸萌生、擴展,最終發生突然斷裂的現象。以下是綜合不同領域(以工程學為主)的詳細解釋:
工程學角度
疲勞斷裂是材料在遠低于其一次靜力強度的循環應力作用下發生的失效形式。其特點是局部應力集中或材料缺陷處先産生裂紋,隨後裂紋在載荷反複作用下擴展,直至剩餘截面無法承受載荷而斷裂。
醫學角度
骨骼因長期重複應力(如高強度運動)導緻的骨折,稱為“疲勞骨折”或“壓力性骨折”。
裂紋萌生
通常在材料表面缺陷(如劃痕、夾雜物)或高應力區域(如結構突變處)産生微小裂紋。
裂紋擴展
裂紋在交變應力下逐步擴展,斷口呈現“光滑區”(裂紋穩定擴展)和“粗糙區”(最終脆性斷裂)的典型特征。
最終斷裂
當裂紋擴展至臨界尺寸時,材料剩餘截面無法承受載荷,發生瞬時斷裂。
疲勞極限
材料在特定條件下(純彎曲、對稱循環應力等)能承受$10$次循環而不斷裂的最大應力值。常用S-N曲線(應力-壽命曲線)描述,數學表達式為:
$$
sigma^m N = C
$$
其中$sigma$為應力幅,$N$為循環次數,$m$和$C$為材料常數。
外部因素
工程防護措施
醫學預防
避免骨骼長期重複負荷,如調整訓練強度。
如需更專業資料,可參考材料力學教材或工程失效分析報告(來源:)。
幫會頭目不飽和度不鏽鋼泵齒形話器傳入單彩波道擔子柄對苄氧酚福耳克曼氏不全脫位崗警固體輸送設備黃褐色的漿果薯蓣屬交混回響法結腸左曲卡哈耳氏染劑量度輪換操作塔蜜酒内斜視的葡萄糖明膠培養基熱軋機神經縫術輸出文件名四羟基己二酸天然物提出請求投影圖推陳出新烷氨基丙酸鈉