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材料的S-N曲线与基本术语

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1)一般情况下,材料所承受的循环载荷的应力幅越小,到发生疲劳破断时所经历的应力循环次数越长。
2)S-N曲线就是材料所承受的应力幅水平与该应力幅下发生疲劳破坏时所经历的应力循环次数的关系曲线。
3)S-N曲线一般是使用标准试样进行疲劳试验获得的。

纵坐标表示试样承受的应力幅,有时也表示为最大应力,但二者一般都用σ表示;横坐标表示应力循环次数,常用Nf表示。

4)S-N曲线的一般形状和若干特性值(进一步说明)
材料疲劳性能试验所用标准试件,一般是小尺寸(3-10mm)光滑圆柱试件。材料的S-N曲线,给出的是光滑材料在恒幅对称循环应力作用下的裂纹萌生寿命。
用一组标准试件,在给定的应力比R下,施加不同的应力幅,进行疲劳试验,记录相应的寿命N,即可得到所示的S-N曲线。寿命N趋于无穷大时所对应的应力的极限值Sf,称为材料的疲劳极限。

由于疲劳极限是由试验确定的,试验又不能一直做下去,所以在许多试验研究的基础上。定义:
钢材,1e7 次循环;焊接件,2x1e6 次循环;有色金属,1e8 次循环
为使用方便,在双对数坐标系下S-N曲线被近似简化成两条直线。
S-N曲线中的水平直线部分对应的应力水平就是材料的疲劳极限,其原意为材料经受无数次应力循环都不发生破坏的应力极限;
对钢铁材料此“无限”的定义一般为107次应力循环。
但现代高速疲劳试验机的研究成果表明,即使应力循环次数超过107材料仍然有可能发生疲劳断裂。
某些不锈钢和有色金属的S-N中没有水平直线部分,此时的疲劳极限都一般定义为108次应力循环下对应的应力幅水平。
疲劳极限是材料抗疲劳能力的重要性能指标,也是进行疲劳强度的无限寿命设计的主要依据。

来源:ANSYS空间
疲劳断裂焊接裂纹材料试验
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首次发布时间:2023-10-31
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张老师
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