图文并茂！疲劳分析的重要知识汇总

    ASTM标准对疲劳的定义：The process of progressive, localized, permanent structural change occurring in a material, subjected to conditions that produce fluctuating stresses and strains at some point or points and that may culminate in cracks or complete fracture after a sufficient number of fluctuations.

    1）疲劳是累积发展的过程；

    2）疲劳必须有交变载荷；

    3）疲劳发生在局部位置；

    4）疲劳对结构产生永久性影响；

    5）疲劳最终由于裂纹的发展而导致失效；

    疲劳载荷是指随时间不断变化的载荷，按照幅值可以分为恒幅疲劳载荷和变幅疲劳载荷。

    下图为风力发电机主轴承受的弯矩疲劳载荷。

    因为疲劳载荷随时间不断变化，所以结构的应力也随时间不断变化，称为疲劳应力。

    应力范围等于最大应力减去最小应力，等于2倍应力幅。

    应力比R等于最小应力比最大应力。

    不同应力比的示例。

    平均应力，最大应力，最小应力，应力比，应力幅之间的换算公式。

    材料的S-N曲线。纵坐标为应力范围或应力幅；横坐标为在该应力范围或应力幅下材料发生断裂之前经历的循环次数，称为寿命；坐标轴显示风格一般为对数形式。

    材料实际测试的S-N曲线是非常复杂的，但经过简化和拟合，S-N曲线可以描述为两条斜率不同的直线；斜率突变点对应的纵坐标称为疲劳强度或疲劳极限，横坐标一般为10^6 ~ 10^7。

    材料抗拉强度对S-N曲线的影响。一般来说，材料的抗拉强度越大，相同应力水平下，寿命越长。

    应力集中系数对S-N曲线的影响。一般来说，应力集中系数越小，相同应力水平下，寿命越长。

    试件尺寸对S-N曲线的影响。一般来说，试件尺寸越小，相同应力水平下，寿命越长。

    表面粗糙度对S-N曲线的影响。一般来说，试件的表面粗糙度越小，相同应力水平下，寿命越长。

    平均应力对S-N曲线的影响。一般来说，平均应力越小，相同应力水平下，寿命越长。（拉为正，压为负）

    温度对S-N曲线的影响。一般来说，相同应力水平下，高温环境导致寿命变短。

    腐蚀对S-N曲线的影响。一般来说，相同应力水平下，腐蚀环境导致寿命变短。

    不同应力类型对S-N曲线的影响。一般来说，弯曲应力，拉伸应力，剪切应力得到的S-N曲线也不同。

    下图展示了钢材，铝合金，球墨铸铁三种材料，抗拉强度影响疲劳强度的实测数据。

    下图展示了球墨铸铁材料，平均应力影响疲劳强度的实测数据。

    下图展示了某合金钢材料，试件尺寸影响疲劳强度的实测数据。