疲勞荷載

《公路交通科技名詞》第一版。 2100433B

1996年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

本課題針對(duì)巖石開(kāi)挖工程廣泛關(guān)注的爆區(qū)附近圍巖穩(wěn)定問(wèn)題,開(kāi)展重復(fù)爆破荷載條件下巖石動(dòng)態(tài)疲勞損傷特性研究。通過(guò)設(shè)計(jì)一套實(shí)現(xiàn)重復(fù)爆破荷載加載試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，研究重復(fù)爆破荷載彈性波作用下巖體疲勞損傷特征、裂紋分形演化和疲勞強(qiáng)度變化規(guī)律，將裂紋擴(kuò)展規(guī)律和疲勞累積損傷演化統(tǒng)一起來(lái)，定義與多次爆破載荷相對(duì)應(yīng)的疲勞損傷因子；并進(jìn)一步分析研究疲勞參數(shù)對(duì)巖石疲勞劣化的機(jī)理和對(duì)巖石疲勞損傷壽命的影響。通過(guò)編制XFEM（擴(kuò)展有限元）程序?qū)r石動(dòng)態(tài)疲勞損傷特性、斷裂特性和裂紋擴(kuò)展進(jìn)行數(shù)值模擬研究，為巖石開(kāi)挖工程圍巖安全控制提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)用手段。

任何材料都會(huì)發(fā)生疲勞破壞，因此在設(shè)計(jì)零部件及工程結(jié)構(gòu)等時(shí)必須考慮到材料遭受疲勞破壞的時(shí)限，以免造成不必要的財(cái)產(chǎn)損失和人身傷亡事故。

對(duì)于鋼材，在疲勞破壞之前并沒(méi)有明顯的變形，是一種突然發(fā)生的斷裂，斷口平直，屬于反復(fù)荷載作用下的脆性破壞。

在荷載反復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件母材和連接缺陷處或應(yīng)力集中部位形成微細(xì)的疲勞裂紋，并逐漸擴(kuò)展以至最后斷裂的現(xiàn)象。它是一個(gè)累積損傷過(guò)程。結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造、連接型式、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、最大應(yīng)力值和應(yīng)力變化幅度(應(yīng)力幅)是影響結(jié)構(gòu)疲勞破壞的主要因素。疲勞破壞往往發(fā)生在名義應(yīng)力小于材料抗拉強(qiáng)度甚至屈服點(diǎn)的情況。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的范圍，疲勞破壞分成低周疲勞和高周疲勞二大類。

疲勞比按研究對(duì)象

材料袋勞

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試樣研究材料的失效機(jī)理、化學(xué)成分和微觀組織對(duì)疲勞 強(qiáng)度的影響，疲勞試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法；材料的基本疲勞特性：環(huán)境和工次的影響;疲勞斷口的宏觀和微觀形軟等。

結(jié)構(gòu)疲勞

以零部件，接頭以至整機(jī)為研究對(duì)象，研究其疲勞性能、抗疲勞 設(shè)計(jì)方法，壽命估算方法,疲勞試驗(yàn)方法，以及形狀、尺寸、表面 狀態(tài)和工藝因素的影響，提高其疲勞強(qiáng)度方法等。

疲勞比按失效周期

高周疲勞

材料或結(jié)構(gòu)在低于其服強(qiáng)度的循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)10⁴~10⁵次以上的循環(huán)產(chǎn)生的失效。高周疲勞一般應(yīng)力較低，材料處于彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力應(yīng)變是成比例的，也稱應(yīng)力疲勞，它是機(jī)械中最常見(jiàn)的疲勞。

低周疲勞

材料或構(gòu)件在接近或超過(guò)其屈服強(qiáng)度的循環(huán)應(yīng)力作用下，在低于10⁴~10⁵次塑性應(yīng)變循環(huán)產(chǎn)生的失效。由于其應(yīng)力超過(guò)彈性極限，產(chǎn)生較大塑性變形，應(yīng)力應(yīng)變不成比例，其主要參數(shù)是應(yīng)變，也常稱為應(yīng)變疲勞。

疲勞比按載荷條件

隨機(jī)疲勞

幅值和頻率都是隨機(jī)變化的，而且是不確定的。

沖擊疲勞

小能量多次沖擊引起的疲勢(shì)。

接觸疲勞

零件接觸表面在接觸壓力循環(huán)作用下出現(xiàn)麻點(diǎn)、刺落或表層壓碎利落，從面造成零件失效的疲勞。

微動(dòng)磨損疲勞

當(dāng)兩零件表面相接觸，并作小幅度的往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸表 面上產(chǎn)生的疲勞，經(jīng)過(guò)附著、氧化、疲勞三個(gè)階段，是機(jī)械過(guò)程和化學(xué)過(guò)程綜合的結(jié)果。

聲疲勞

由氣體動(dòng)力噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲或電磁噪聲等噪聲使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的疲勞，只有當(dāng)作為激振力的噪聲使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)足夠大，足以對(duì)結(jié)構(gòu)材料造成線勞損傷時(shí)才可能產(chǎn)生聲疲勞。

疲勞比按溫度環(huán)境

高溫疲勞

在高溫環(huán)境下零件承受循環(huán)載荷發(fā)生的疲勞。高溫指約在0.5T或再結(jié)晶溫度以上，T為以熱力學(xué)溫度表示的金屬熔點(diǎn)，高溫勞是機(jī)械疲勞與蠕變共同作用結(jié)果。

低溫疲勞

在低于室溫環(huán)境下零件承受循環(huán)應(yīng)力作用發(fā)生的疲勞。

熱疲勞

由溫度循環(huán)變化而引起應(yīng)變循環(huán)變化產(chǎn)生的疲勞。

腐蝕疲勞

在腐蝕介質(zhì)（如酸、堿、海水、淡水、活性氣體等）和循環(huán)載荷聯(lián)合作用下產(chǎn)生的疲勞。

疲勞比按適應(yīng)力狀態(tài)

單軸疲勞

指單向循環(huán)應(yīng)力作用下的疲勞，這時(shí)零件只承受單向正應(yīng)力或單向切應(yīng)力。

多軸疲勞

指多向應(yīng)力作用下的疲勞，也稱復(fù)合疲勞。