疲勞曲線(xiàn)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(xiàn)。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(xiàn)

外文名

fatigue curve

提出者

弗里德里?！ぞS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(xiàn)，則稱(chēng)為材料的疲勞曲線(xiàn)，或稱(chēng)S-N曲線(xiàn)。

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

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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)，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(xiàn)，如圖4所示。

這種曲線(xiàn)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(xiàn)。

圖4

制作

要作出這樣一系列曲線(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)種類(lèi)

材料的疲勞特性曲線(xiàn)有兩種：σ-Ν曲線(xiàn)和等壽命曲線(xiàn)。