
【化】 fatigue failure criterion
疲勞失效準則是機械工程與材料科學中的重要概念,指材料或構件在循環載荷作用下發生斷裂的判定依據。其核心在于通過理論模型或實驗數據預測構件在交變應力下的壽命。以下是漢英對照的關鍵術語解析及工程含義:
疲勞(Fatigue)
材料在遠低于極限強度的循環應力作用下,經多次循環後産生裂紋并最終斷裂的現象。
例句:金屬螺栓在長期振動中發生疲勞斷裂(The metal bolt failed due to fatigue under prolonged vibration)。
失效準則(Failure Criterion)
判定構件是否失去承載能力的标準,常用應力-壽命(S-N曲線)或應變-壽命模型表述。
公式示例:$$$sigma_a = sigma'_f (2N_f)^b$$$($sigma_a$為應力幅,$N_f$為失效循環次數)
疲勞極限(Fatigue Limit)
材料能承受無限次應力循環而不失效的最大應力值(如鋼的典型疲勞極限為抗拉強度的40%~50%)。
S-N曲線準則
通過實驗繪制應力幅($sigma_a$)與失效循環次數($N_f$)的關系曲線,用于高周疲勞設計(>10⁴次循環)。
依據标準:ASTM E466(美國材料試驗協會)。
Miner線性累積損傷準則
預測變幅載荷下的疲勞壽命:$$$sum frac{n_i}{N_i} = 1$$$($n_i$為實際循環數,$N_i$為恒定應力下的失效循環數)。
局限性:未考慮載荷順序效應。
斷裂力學準則
基于裂紋擴展速率(da/dN)的Paris公式:$$$frac{da}{dN} = C(Delta K)^m$$$($Delta K$為應力強度因子幅值)。
適用場景:含缺陷構件的剩餘壽命評估。
美國SAE International出版,涵蓋航空與汽車領域的疲勞設計規範。
國際标準化組織發布的材料疲勞試驗統計分析方法。
美國宇航局疲勞分析手冊,側重航天結構安全性驗證。
飛機起落架采用局部應力應變法結合Miner準則,确保在10⁵次起降周期内裂紋擴展率低于安全阈值(參考FAA 25.571條款)。
疲勞失效準則是用于評估材料或結構在循環載荷下發生疲勞破壞的判定标準或理論模型。以下是詳細解釋:
疲勞失效指材料或構件在反複應力/應變作用下,經過一定循環次數後發生斷裂或性能顯著下降的現象。其特點包括:
Miner線性累積損傷準則
Goodman平均應力修正準則
低周疲勞設計曲線準則
斷裂力學裂紋擴展準則
虛應變能準則(特定材料)
準則類型 | 適用場景 | 特點 |
---|---|---|
線性累積損傷 | 多級載荷簡單工況 | 計算簡便,忽略交互作用 |
平均應力修正 | 非對稱循環載荷 | 反映平均應力影響 |
裂紋擴展理論 | 含缺陷結構 | 需已知初始裂紋尺寸 |
能量法準則 | 黏彈性材料(如瀝青) | 與加載條件無關的統一準則 |
更多完整信息可參考相關研究文獻或标準(如ASME BPVC Section VIII)。
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