材料的疲劳强度与弹性模量
模具和机械零部件是在承受载荷的情况下使用。载荷包括恒定强度的静态载荷与变动的可变载荷。多数情况下是承受可变载荷。此外，众所周知，载荷反复作用的累积会导致一种称为疲劳的现象，这种现象会导致机械零部件在远小于原始静载荷引起的破断应力的应力作用下发生断裂。
这种由于重复载荷累积而产生的断裂称为疲劳断裂。统计数据表明，一般来说大多数模具零件和机械零部件发生断裂的重复应力次数高达107次（10,000,000次）。引起疲劳断裂的下限应力称为疲劳极限，疲劳极限取决于以下因素。只要注意不要将这些因素置于不利境地，即可提高疲劳极限。
在设计成型周期短、注塑次数多的模具零部件时，可以通过采取提高疲劳极限的措施来降低维护成本。
【影响疲劳极限的因素】
1. 抗拉强度
2. 缺口效应
3. 尺寸效应
4. 表面粗糙度
5. 腐蚀
6. 其他部件施加的应力
7. 机械加工时的环境温度
8. 使用环境温度
9. 反复载荷速度
10. 组合载荷
11. 重复载荷
12. 可变载荷
13. 载荷暂停
14. 疲劳变形
注塑模具零件的疲劳断裂案例中，常见的包括芯销断裂、型腔断裂、顶出销屈曲断裂、螺旋弹簧断裂等。
即使是小载荷重复作用的情况下，模具设计人员也必须对疲劳断裂予以重视。
弹性模量
"弹性模量"是表示模具部件所用钢材的强度及弹性的参数。
弹性模量通常也被称为“杨氏模量”。
弹性模量是拉伸钢材时发生的“应变”与“拉伸应力”之间的比例系数。
将这些关系以公示表示，则如下所示。
亦即，“应力与应变成正比”。
| 单位 |
弹性模量：E | kgf/cm2 或 MPa |
应变：ε | ％ |
拉伸应力：σ | kgf/cm2 或 MPa |
弹性模量这一物性值取决于金属材料的种类。一般来说，弹性模量数值越大的材料，拉伸应力及刚性越高。
【表1】中是典型金属材料的弹性模量数据。
| 弹性模量E |
(kgf/cm2) | （MPa） |
软钢 | 210 × 104 | 20.59 × 104 |
S50C | 210 × 104 | 20.59 × 104 |
预硬化钢 （SCM440类） | 203 × 104 | 19.9 × 104 |
SDK11 | 210 × 104 | 20.59 × 104 |
黄铜 | 63 × 104 | 6.17 × 104 |
铜 | 105 × 104 | 10.29 × 104 |
铝 | 68 × 104 | 6.67 × 104 |
超硬铝 | 73 × 104 | 7.16 × 104 |
将杨氏模量E乘以由零件的横截面形状所决定的“截面惯性矩”I所计算出的值，称为刚性。
E·I的数值越大，则表示部件刚性越高，意味着抗损能力越强。对于需要承受较大注塑压力或重力作用的零部件，在机械设计时，需要注意对E和I取较大的值。
弹性模量E所导致应变的计算方法
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硕士
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CAE仿真负责人
个人著作《汽车NVH一本通》
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