1、 交变载荷即变动载荷，了解变动载荷的特性及表示方法：即大小，方向随时间变化 失效形式 ： 疲劳断裂 从工程应用观点： 研究金属疲劳的一般规律，疲劳破坏过程及机理，疲劳力学性能及其影响因素，以便为疲劳设计和选用材料建立基本思路和提供基础知识。第四章 材料在交变载荷下的力学行为三图均为疲劳条纹 在交变应力作用下的损坏为疲劳破坏 零件 80以上的失效属于疲劳破坏如 轴类：火车轴为弯曲疲劳 ;汽车传轴，后桥半轴为扭转疲劳；柴油机曲轴和汽轮机主轴则为弯曲和扭转疲劳复合；缸盖螺栓大拉小拉应力状态，拉拉疲劳。连杆为小拉大压状态，叫拉 -拉疲劳动态：当 ，循环次数后断裂 4.1 疲劳破坏的特点断裂时并无明显的
2、宏观塑性变形， 贝壳状疲劳断裂，和脆断不同，脆断为河流花样，即使塑性好的材料，也是突然的破坏。低应力脆断 ，断裂时没有发生塑性变形 清楚显示裂纹的发生，扩展和最后断裂三个组成部分。 疲劳源疲劳裂纹扩展区断裂区特点 疲劳断口特征 v由于缺口应力集中， 形成疲劳源 v裂纹扩展， 形成贝壳状或海滩状条纹 v断裂区的缺口 对塑性材料，为纤维状 对脆性材料，为结晶状断口 应变疲劳（ LCF） ： low cycles fatigue 热疲劳： Thermal Fatigue,由温度场造成的冷热变化产生温度应力（热断模，热轧轮）。产生热应力必须具备两个条件：温度变化和机械约束 机械疲劳： Thermal
3、Mechanical Fatigue 温度循环机械应力循环叠加所引起疲劳 应力疲劳 (HCF),高周疲劳（ high cycles fatigue） 腐蚀疲劳： （ Corrosion Fatigue） 冲击疲劳： 在重复冲击载荷作用下的疲劳断裂 。 4.2 S-N曲线和疲劳缺口敏感度对疲劳寿命的估算可以有三种方法：S-N法 N法 断裂力学计算4.2.1 S-N曲线和疲劳极限 S-N曲线是仿照火车轴的失效，用旋转弯曲疲劳试验方法测得的。 优点：比较简单 ,求得的 能与其他疲劳的 建立关系，可推广到不对称循环的疲劳强度。 试验条件：纯弯曲完全对称循环应力幅恒定次 /分小试样有足够大的过渡圆角。疲
4、劳极限指循环次数大于次的疲劳应力 几种材料的 S-N曲线疲劳极限 指循环次数大于次的疲劳应力 光滑试样的疲劳极限和材料的抗拉强度有一定的经验关系当 1200-1400MN/m2 ， 光滑试样的 与 呈直线关系， / 0.5 钢的成分和组织对其影响不大。对 Al： / 0.3-0.354.2.2 不对称循环应力下的疲劳极限和疲劳图几种常见零件的应力循环任一循环应力都可分解为平均应力 和应力半幅 a应力范围：应力半幅： 平均应力： 应力比： R 1，完全对称，R 0，脉动 ,R 1,静载在保证一定寿命的前提下，当 平均应力对疲劳寿命的影响G关系： 脆性材料Ger关系： 塑性材料S关系： 大多数工程
5、材料比较保守 为理论应力集中系数，决定于缺口的几何形状与尺寸 为有效应力集中系数:光滑试样的疲劳极限。 ：缺口试样的疲劳极限的大小既和缺口的尖锐度，也和材料特性有关。 对缺口完全不敏感 ; 对缺口十分敏感4.2.3 疲劳缺口敏感度 q 4.3.1 Paris 方程 c， n为材料常数。， a为特定指数。 为裂纹尖端的应力强度因子幅度 积分后可估算扩展寿命或剩余寿命 ,c, m为材料试验常数， m 2.4在高周疲劳裂纹扩展的一般规律，它不受试样几何形状和加载方式的影响， 作为材料疲劳性能。 4.3.2 疲劳裂纹扩展的三个阶段及其影响因素:Fatigue threshold 疲劳门槛值当 裂纹不扩展 4.5 低周疲劳， 曲线 一般规律：交变应力很大，低周次（ 10-100 分散性远大于金属 金属： 陶瓷： 同一数量级。范围窄，测试困难
