
【化】 fatigue characteristic; fatigue property
疲勞特性(Fatigue Characteristics)指材料或結構在循環載荷作用下抵抗裂紋萌生和擴展的能力,是工程材料學與機械設計領域的核心概念。該術語在漢英詞典中對應為"fatigue properties"或"cyclic loading behavior",其定義包含三個關鍵維度:
力學表現
材料在反複應力作用下的強度衰減現象,表現為應力幅值與失效循環次數的非線性關系。例如金屬材料的S-N曲線(應力-壽命曲線)可通過公式表達為:
$$ sigma_a = sigma'_f (2N_f)^b $$
其中$sigma_a$為應力幅,$N_f$為失效循環次數,$sigma'_f$和$b$為材料常數。
失效機制
包含裂紋萌生(crack initiation)和擴展(crack propagation)兩階段。根據《ASM金屬手冊》,90%的疲勞壽命消耗于微觀裂紋形成階段,該過程受晶界滑移和位錯運動支配。
測試标準
ASTM E466規定的軸向加載試驗與ISO 12107推薦的統計分析方法,構成了國際通用的評估體系。旋轉彎曲疲勞試驗機是測量疲勞極限(fatigue limit)的核心設備。
該特性在航空航天(如飛機蒙皮鉚接結構)、汽車工業(懸挂系統設計)及醫療器械(人工關節材料篩選)領域具有關鍵應用價值。劍橋大學出版社《材料疲勞與斷裂》指出,钛合金的疲勞強度比靜态強度降低達40%,這一數據直接影響工程安全系數的設定。
疲勞特性是材料科學和工程學中的重要概念,指材料在承受交變載荷(周期性應力)時表現出的性能變化及失效規律。以下為詳細解釋:
疲勞特性描述了材料在重複應力作用下抵抗疲勞破壞的能力。主要表現為材料所受交變載荷與該載荷下能承受的循環次數之間的關系,通常通過應力-壽命曲線(S-N曲線)來表征。據統計,約80%的機械部件失效由疲勞破壞引起。
疲勞性能受多重因素影響:
在電力設備(如絕緣拉杆、滑車組)和機械部件設計中,疲勞特性分析可顯著延長使用壽命,預防突發斷裂事故。未來研究方向包括多軸疲勞建模和環境耦合效應。
如需進一步了解疲勞試驗标準或具體材料數據,可參考材料力學手冊或專業測試報告。
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