疲勞曲線(xiàn)（1860年維勒首先提出的概念）

簡(jiǎn)介

σ-N稱(chēng)為一定循環(huán)作用次數N的極限應力，也稱(chēng)為條件疲勞極限。對于一種材料，根據實(shí)驗，可得出在各種循環(huán)作用次數N下的極限應力，以橫坐標為作用次數N、縱坐標為極限應力，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

當應力低于某一值時(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表示應力循環(huán)對稱(chēng)系數。假如是對稱(chēng)循環(huán)的變應力，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。

對于一般具有應變時(shí)效的金屬材料，如碳鋼、合金結構鋼、球鐵等，當循環(huán)應力水平降低到某一臨界值時(shí)，低應力段變成水平線(xiàn)段，表示式樣可以經(jīng)無(wú)限次應力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，故將對應的應力稱(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、幅值應力、平均應力三個(gè)參數構成的疲勞壽命曲線(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載荷作用下零件疲勞壽命估算以及結構的內應力和預應力的估算，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)，當然要作大量的試驗工作。為了提高工作效率和節省試驗時(shí)間，根據試驗設備的具體情況，在一臺設備上同時(shí)進(jìn)行多個(gè)試件的疲勞試驗，不同的試件其應力幅值相同，平均應力不同，這樣一次就可得到同一應力幅下不同應力均值的一系列試驗數據，通過(guò)對一系列數據進(jìn)行回歸分析，就可以得到同一應力幅下平均應力值與壽命關(guān)系的方程式。用相同的試驗方法和數據處理方法，就可以得到一系列不同應力幅值下，平均應力與壽命關(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。考慮到試驗數據的分散性，應取可信度R=0.5的試驗數據來(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)測數據送入電子計算機，由計算機提供有關(guān)數據信息。

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)。