
【機】 endurance limit; fatigue limit
疲勞限界(fatigue limit)是材料力學中的重要概念,指材料在交變應力作用下可承受無限次循環而不發生疲勞破壞的最大應力值,也稱為疲勞極限或耐久極限(endurance limit)。其核心特征如下:
當材料所受的交變應力低于疲勞限界時,理論上可承受 (10) 至 (10) 次應力循環而不失效, 這一特性對航空、汽車等領域的零部件壽命設計至關重要。
漢語“疲勞限界”對應英文術語 fatigue limit(美式)或 endurance limit(英式),部分文獻亦用 fatigue strength(特定循環次數下的疲勞強度)。
疲勞限界并非所有材料共有。鋼、钛合金等存在明顯疲勞限界(約為抗拉強度的40–50%),而鋁合金、銅合金等通常表現為隨循環次數增加疲勞強度持續下降的曲線。
工程師以疲勞限界作為安全應力基準,例如發動機曲軸、齒輪等關鍵部件需确保工作應力遠低于該阈值。
權威參考文獻
“疲勞限界”是材料科學和工程力學中的一個專業術語,指材料在無限次交變應力循環作用下不發生斷裂的最大應力值,也稱為疲勞極限或持久極限。以下是詳細解釋:
基本概念
疲勞限界表示材料對周期性應力的承受能力。當材料承受的應力低于此極限時,即使經曆極多次(如$10$次以上)循環也不會發生疲勞破壞。
符號與單位
通常用符號$sigma$表示,單位為兆帕(MPa)。
與循環次數的關系
實際應用中,材料無法進行無限次試驗,因此工程上常以$10$次循環對應的應力作為疲勞極限的參考值。
影響因素
包括材料性質、應力類型(拉壓、彎曲等)、表面狀态及環境條件(如溫度、腐蝕)。
與屈服極限的區别
疲勞破壞常發生在無明顯預兆的情況下(如金屬零件突然斷裂),因此疲勞限界是機械設計(如航空、橋梁)中确保長期安全性的重要參數。
測試方法
通過疲勞試驗機施加交變載荷,記錄不同應力水平下的循環次數,繪制S-N曲線(應力-壽命曲線)确定疲勞極限。
非金屬材料的差異
塑料等材料可能不存在明确的疲勞極限,需用特定循環次數(如$10^{10}$次)下的破壞應力表示。
如需進一步了解測試标準或具體材料的疲勞數據,可參考工程手冊或專業文獻。
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