简单的疲劳基础理论知识

疲劳问题通常有以下几个特点：

1）只有在承受扰动应力作用下疲劳才会发生

最大循环应力和最小循环应力
应力变程：

应力幅：

平均应力：

应力比：

应力比R反映了循环特点，，对称循环；，脉动循环；，静荷载。

2）疲劳破坏起源于高应力或高应变的局部

与静载破坏不同，疲劳破坏由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐积累，最终导致破坏。局部性是疲劳的明显特点。构件的应力集中处通常是疲劳破坏的起源。

足够多次扰动荷载作用后，从高应力或高应变的局部开始形成裂纹（起始裂纹），裂纹在扰动荷载作用下进一步扩展直至达到临界尺寸而破坏。裂纹的萌生—扩展—断裂是疲劳破坏的三个阶段。

结构一开始使用，在扰动应力的作用下就进入了疲劳的发展过程。裂纹的萌生和扩展是这一发展过程中不断形成的损伤积累的结果。这一过程所经历的时间或扰动荷载作用次数称为寿命。寿命依赖于荷载水平、扰动荷载作用次数和材料抵抗疲劳破坏的能力。

结构的疲劳寿命由裂纹的萌生—扩展—断裂三个阶段的寿命组成，通常裂纹失稳扩展寿命可忽略，总寿命为裂纹萌生和稳定扩展两部分寿命之和。

在某些情况下只须考虑裂纹起始萌生或扩展寿命，例如高强度脆性材料，断裂韧性低，一旦出现裂纹就会破坏，扩展寿命可忽略，因此，焊接构件在制造过程中不可避免地引入裂纹或缺陷，无起始寿命。

疲劳裂纹萌生机理

材料中疲劳裂纹的起始或萌生称为疲劳裂纹成核，成核处称为裂纹源。裂纹起源于高应力处，一般两种部位将出现高应力

材料中的缺陷、夹杂，或构件中的孔、切口，焊趾等处将引起应力集中。

如表面加工痕迹、环境腐蚀等。同时构件表面处于平面应力状态，有利于塑性滑移的进行。

在高应力作用下，材料中易滑移平面如与最大剪应力方位一致，则将发生滑移。

材料在较大荷载作用下将发生粗滑移，在较小循环荷载下发生细滑移。