疲勞曲線是指金屬承受交變應(yīng)力和斷裂循環(huán)周次之間的關(guān)系曲線。各種材料對(duì)變應(yīng)力的抵抗能力，是以在一定循環(huán)作用次數(shù)N下，不產(chǎn)生破壞的最大應(yīng)力σ-N來(lái)表示的。

中文名

疲勞曲線

外文名

fatigue curve

提出者

弗里德里希·維勒

學(xué)科

冶金工程

首次突出時(shí)間

1860年

領(lǐng)域

冶煉

簡(jiǎn)介

σ-N稱(chēng)為一定循環(huán)作用次數(shù)N的極限應(yīng)力，也稱(chēng)為條件疲勞極限。對(duì)于一種材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可得出在各種循環(huán)作用次數(shù)N下的極限應(yīng)力，以橫坐標(biāo)為作用次數(shù)N、縱坐標(biāo)為極限應(yīng)力，繪成曲線，則稱(chēng)為材料的疲勞曲線，或稱(chēng)S-N曲線。

1860年，維勒在解決火車(chē)軸斷裂時(shí)，首先提出疲勞曲線和疲勞極限的概念，所以后人也稱(chēng)該曲線為維勒曲線。

疲勞極限

當(dāng)應(yīng)力低于某一值時(shí)，試樣可以經(jīng)受無(wú)限次的循環(huán)而不斷裂。此應(yīng)力值稱(chēng)為該材料的疲勞極限，通常用σr來(lái)表示。注腳r表示應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱(chēng)系數(shù)。假如是對(duì)稱(chēng)循環(huán)的變應(yīng)力，即r=-1；如是脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，即r=0。疲勞極限分為持久疲勞極限、有限疲勞極限。

對(duì)于一般具有應(yīng)變時(shí)效的金屬材料，如碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、球鐵等，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力水平降低到某一臨界值時(shí)，低應(yīng)力段變成水平線段，表示式樣可以經(jīng)無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，故將對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為疲勞極限，記為σ-1。

概念

所謂全疲勞曲線就是以疲勞極限圖的形式作出的一系列不同壽命的疲勞曲線，即由疲勞壽命、幅值應(yīng)力、平均應(yīng)力三個(gè)參數(shù)構(gòu)成的疲勞壽命曲線，如圖4所示。

這種曲線可用于進(jìn)行各種交變載荷或隨機(jī)載荷作用下零件疲勞壽命估算以及結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力的估算，所以又把它叫做萬(wàn)能疲勞曲線。

圖4

制作

要作出這樣一系列曲線，當(dāng)然要作大量的試驗(yàn)工作。為了提高工作效率和節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的具體情況，在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)進(jìn)行多個(gè)試件的疲勞試驗(yàn)，不同的試件其應(yīng)力幅值相同，平均應(yīng)力不同，這樣一次就可得到同一應(yīng)力幅下不同應(yīng)力均值的一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，就可以得到同一應(yīng)力幅下平均應(yīng)力值與壽命關(guān)系的方程式。用相同的試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法，就可以得到一系列不同應(yīng)力幅值下，平均應(yīng)力與壽命關(guān)系的回歸方程式，借助于此方程式，就可以作出全疲勞曲線圖?？紤]到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性，應(yīng)取可信度R=0.5的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)繪制該圖。在進(jìn)行壽命估算時(shí)，直接查圖可能會(huì)帶來(lái)一些誤差，最理想的方法是將這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)送入電子計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)提供有關(guān)數(shù)據(jù)信息。

曲線種類(lèi)

材料的疲勞特性曲線有兩種：σ-Ν曲線和等壽命曲線。