
【化】 fatigue resistance; fatigue strength
疲勞強度(Fatigue Strength)是材料力學領域的重要概念,指材料在循環載荷作用下抵抗疲勞破壞的極限能力,對應的英文術語為"fatigue strength"。其核心含義包含以下四個維度:
工程學定義 材料在重複應力作用下發生斷裂前能承受的最大應力值。該指标通過标準疲勞試驗(如旋轉彎曲試驗)測定,通常用符號$sigma_f$表示,計算公式為: $$ sigma_f = frac{S}{N^b} $$ 其中$S$為應力幅,$N$為循環次數,$b$為材料指數。
測試标準 中國現行GB/T 3075-2020《金屬材料疲勞試驗軸向力控制方法》規定,測試需在标準試件上施加$10$次循環載荷,記錄50%試件不發生破壞的應力阈值。
工程應用 航空航天領域要求關鍵部件(如渦輪葉片)的疲勞強度值需達到$geq 800text{MPa}$。汽車工業中,發動機曲軸材料需通過200萬次循環測試。
影響因素 包含材料微觀結構(晶粒尺寸、夾雜物分布)、表面處理工藝(噴丸強化、滲氮處理)、環境介質(腐蝕性介質會降低$sigma_f$值)等變量。
疲勞強度是一個在不同領域具有不同含義的術語,以下從材料科學和工程學的角度進行詳細解釋:
疲勞強度指材料或構件在無限次交變應力循環中不發生破壞的最大應力值。實際工程中,通常以特定循環次數(如鋼材$10$次、有色金屬$10$次)對應的最大應力作為疲勞強度标準。
破壞特征
材料在低于靜載屈服強度的循環應力作用下,因微觀裂紋擴展導緻突然斷裂。例如鋼筋疲勞斷裂常由内部缺陷引發應力集中所緻。
S-N曲線
通過試驗測得應力(S)與循環次數(N)的關系曲線,常用幂函數拟合确定設計标準。
影響因素 | 作用機制 |
---|---|
應力集中(缺口、缺陷) | 加速裂紋萌生,降低疲勞壽命 |
材料性質(強度、韌性) | 高韌性材料更抗裂紋擴展 |
載荷類型(交變/沖擊) | 交變載荷比靜載更易引發疲勞 |
環境(溫度、腐蝕) | 高溫或腐蝕環境顯著降低疲勞強度 |
主要用于評估機械零件(如航空部件、橋梁構件)的耐久性,其計算分為:
注:生物學領域偶用“疲勞強度”描述人體抗疲勞能力,但該用法非工程技術标準概念。
【别人正在浏覽】