[科普中国]-疲劳强度计算

疲劳强度计算是指，零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力（或应变）的反复作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部位萌生裂纹。裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命。

分类根据应力循环数分为高周疲劳和低周疲劳。1

低周疲劳指材料所受力较高，通常接近或超过屈服极限，断裂前的应力循环次数一般少于10^4-10^5，每次循环过程中都发生塑性变形。低周疲劳破坏就是塑性变形累积的结果。1

高周疲劳是指材料所受的交变应力远低于材料的屈服极限，断裂前的应力循环次数大于10^5，通常用疲劳曲线（S-N曲线）来描述该材料的疲劳特性。高周疲劳的寿命主要指的是裂纹萌生寿命。高周疲劳采用常规疲劳计算方法。1

疲劳强度计算试验常规疲劳强度计算假设零件没有初始裂纹，应用标准试样实验得到的材料疲劳极限或S-N曲线为依据，再考虑零件由于表面状态、尺寸及几何形状引起的应力集中等因素。下图示以最大应力σ （max）为纵坐标，疲劳寿命N为横坐标，根据试验数据得到的S-N曲线。2

钢材的S-N曲线的右侧是一条水平渐近线，水平线起始点对应的应力值称为疲劳极限。疲劳极限表明，只要最大应力小于疲劳极限，应力循环次数可以无限大而不发生破坏。水平线起始点的横坐标Ne大约为10^7，N>=Ne的区域称为无限寿命区。根据S-N曲线水平线段进行的疲劳强度计算称为无限寿命计算。2

疲劳曲线的左侧是一条近似斜线，在斜线段N