疲勞曲線

所謂全疲勞曲線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，即由疲勞壽命、幅值應力、平均應力三個參數(shù)構(gòu)成的疲勞壽命曲線，如圖1所示。

這種曲線可用于進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(jié)構(gòu)的內(nèi)應力和預應力的估算，所以我們又把它叫做萬能疲勞曲線 。

要作出這樣一系列曲線，當然要作大量的試驗工作。為了提高工作效率和節(jié)省試驗時間，根據(jù)試驗設備的具體情況，在一臺設備上同時進行多個試件的疲勞試驗，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(shù)據(jù)，通過對一系列數(shù)據(jù)進行回歸分析，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(shù)據(jù)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圖?？紤]到試驗數(shù)據(jù)的分散性，應取可信度R=0.5的試驗數(shù)據(jù)來繪制該圖。在進行壽命估算時，直接查圖可能會帶來一些誤差，最理想的方法是將這些實測數(shù)據(jù)送入電子計算機，由計算機提供有關(guān)數(shù)據(jù)信息 。

σ-N稱為一定循環(huán)作用次數(shù)N的極限應力，也稱為條件疲勞極限。對于一種材料，根據(jù)實驗，可得出在各種循環(huán)作用次數(shù)N下的極限應力，以橫坐標為作用次數(shù)N、縱坐標為極限應力，繪成曲線，則稱為材料的疲勞曲線，或稱S-N曲線。

1860年，維勒在解決火車軸斷裂時，首先提出疲勞曲線和疲勞極限的概念，所以后人也稱該曲線為維勒曲線 。

當應力低于某一值時，試樣可以經(jīng)受無限次的循環(huán)而不斷裂。此應力值稱為該材料的疲勞極限，通常用σr來表示。注腳r表示應力循環(huán)對稱系數(shù)。假如是對稱循環(huán)的變應力，即r=-1；如是脈動循環(huán)時，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效的金屬材料，如碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、球鐵等，當循環(huán)應力水平降低到某一臨界值時，低應力段變成水平線段，表示式樣可以經(jīng)無限次應力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，故將對應的應力稱為疲勞極限，記為σ-1。

材料的疲勞特性曲線有兩種：σ-Ν曲線和等壽命曲線 。

通過對材料進行疲勞試驗，求得疲勞曲線，以驗證該曲線不低于規(guī)范確定的疲勞曲線。近期，還規(guī)定反應堆壓力容器材料需滿足斷裂韌性的要求。即從斷裂力學試驗中獲得的數(shù)據(jù)應高于規(guī)范規(guī)定的參考臨界應力強度因子(KIR)—溫度(T-RTNDT)曲線。其中T為許用KIR的對應溫度。

S-N曲線以R=-1（對稱循環(huán)）時的曲線作為基本曲線。

5.1 金屬材料光滑板狀試樣懸臂彎曲加載方式下的S-N疲勞曲線測試； 5.2 金屬材料光滑板狀試樣懸臂彎曲加載方式下的疲勞壽命測試； 5.3金屬材料光滑板狀試樣懸臂彎曲加載方式下的疲勞強度測試； 5.4金屬材料光滑板狀試樣懸臂彎曲加載方式下的靜態(tài)力學性能測試。