疲勞壽命

疲勞損傷發生在受交變應力（或應變）作用的零件和構件，零件和構件在低於材料屈服極限的交變應力（或應變）的反覆作用下，經過一定的循環次數以後，在應力集中部位萌生裂紋，裂紋在一定條件下擴展，最終突然斷裂，這一失效過程稱為疲勞破壞。　疲勞強度的計算

常規疲勞強度計算是以名義應力為基礎的，可分為無限壽命計算和有限壽命計算。零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關，它們之間的關係可以用應力一壽命曲線（S-N曲線）和應變一壽命曲線（δ－Ν曲線）表示。應力一壽命曲線和應變一壽命曲線，統稱為S-N曲線。根據試驗可得其數學表達式：

σmN=C

式中：N應力循環數；

m、C材料常數。

在疲勞試驗中，實際零件尺寸和表面狀態與試樣有差異，常存在由圓角、鍵槽等引起的應力集中，所以，在使用時必須引入應力集中係數K、尺寸係數ε和表面係數β。 ^[1] 

循環應力的特性用最小應力σmin與最大應力σmax的比值r=σmin/σmax表示，r稱為循環特徵。對應於不同循環特徵，有不同的S-N曲線、疲勞極限和條件疲勞極限。對不同方向的應力，可用正負值加以區別，如拉應力為正值，壓應力為負值。當r=-1，即σmin=-σmax時，稱為對稱循環應力；當r=0，即σmin=0時，稱為脈動循環應力；當r=+1，即σmin=σmax時，應力不隨時間變化，稱為靜應力；當+lr-1時，統稱為不對稱循環應力。對應於不同循環特徵，有不同的S-N曲線、疲勞極限和有限壽命的條件疲勞極限。 ^[2] 

材料疲勞極限可從有關設計手冊、材料手冊中查出。缺乏疲勞極限數據時，可用經驗的方法根據材料的屈服極限σs和強度極限σb計算。

零件的疲勞極限σrk和τrk是根據所使用材料的疲勞極限，考慮零件的應力循環特性、尺寸效應、表面狀態應力集中等因素確定的。

疲勞損傷積累理論認為，當零件所受應力高於疲勞極限時，每一次載荷循環都對零件造成一定量的損傷，並且這種損傷是可以積累的；當損傷積累到臨界值時，零件將發生疲勞破壞。較重要的疲勞損傷積累理論有線性和非線性疲勞損傷積累理論，線性疲勞損傷積累理論認為，每一次循環載荷所產生的疲勞損傷是相互獨立的。總損傷是每一次疲勞損傷的線性累加，它最具代表性的理論是帕姆格倫一邁因納定理，應用最多的是線性疲勞損傷積累理論。 ^[3] 

工件外觀光潔度高，過渡圓滑。

消除拉應力，預置壓應力。

利用豪克能技術可以使工件表面達到高光潔度，並可預置壓應力，可以大大提高疲勞壽命。

材料強度的指標有：比例極限σp、彈性極限σe、屈服極限σs、強度極限σb，其中屈服極限和強度極限是評價材料靜強度的重要指標。

（1）許用應力是機械設計中允許零件或構件承受的最大應力值，要判定零件或構件受載後的工作應力過高或過低，需要預先確定一個衡量的標準，這個標準就是許用應力。許用應力等於考慮各種影響因素後經適當修正的材料失效應力除以安全係數。靜強度設計中塑性材料以屈服極限作為失效應力，脆性材料以強度極限作為失效應力。

（2）疲勞及疲勞壽命。疲勞損傷發生在受交變應力（或應變）作用的零件和構件，零件和構件在低於材料屈服極限的交變應力（或應變）的反覆作用下，經過一定的循環次數以後，在應力集中部位萌生裂紋，裂紋在一定條件下擴展，最終突然斷裂，這一失效過程稱為疲勞破壞。材料在疲勞破壞前所經歷的應力循環數稱為疲勞壽命。

常規疲勞強度計算是以名義應力為基礎的，可分為無限壽命計算和有限壽命計算。零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關，它們之間的關係可以用應力一壽命曲線（σ-N曲線）和應變一壽命曲線（δ－Ν曲線）表示。應力一壽命曲線和應變一壽命曲線，統稱為S-N曲線。根據試驗可得其數學表達式：

σmN=C

式中：N應力循環數；

m、C材料常數。

在疲勞試驗中，實際零件尺寸和表面狀態與試樣有差異，常存在由圓角、鍵槽等引起的應力集中，所以，在使用時必須引入應力集中係數K、尺寸係數ε和表面係數β。

（3）循環應力的特性。

循環應力的特性用最小應力σmin與最大應力σmax的比值r=σmin/σmax表示，r稱為循環特徵。對應於不同循環特徵，有不同的S-N曲線、疲勞極限和條件疲勞極限。對不同方向的應力，可用正負值加以區別，如拉應力為正值，壓應力為負值。當r=-1，即σmin=-σmax時，稱為對稱循環應力；當r=0，即σmin=0時，稱為脈動循環應力；當r=+1，即σmin=σmax時，應力不隨時間變化，稱為靜應力；當+lr-1時，統稱為不對稱循環應力。對應於不同循環特徵，有不同的S-N曲線、疲勞極限和有限壽命的條件疲勞極限。

（4）疲勞極限。材料疲勞極限可從有關設計手冊、材料手冊中查出。缺乏疲勞極限數據時，可用經驗的方法根據材料的屈服極限σs和強度極限σb計算。

零件的疲勞極限σrk和τrk是根據所使用材料的疲勞極限，考慮零件的應力循環特性、尺寸效應、表面狀態應力集中等因素確定的。

（5）疲勞損傷積累理論。疲勞損傷積累理論認為，當零件所受應力高於疲勞極限時，每一次載荷循環都對零件造成一定量的損傷，並且這種損傷是可以積累的；當損傷積累到臨界值時，零件將發生疲勞破壞。較重要的疲勞損傷積累理論有線性和非線性疲勞損傷積累理論，線性疲勞損傷積累理論認為，每一次循環載荷所產生的疲勞損傷是相互獨立的。總損傷是每一次疲勞損傷的線性累加，它最具代表性的理論是帕姆格倫一邁因納定理，應用最多的是線性疲勞損傷積累理論。 ^[4]