疲勞強(qiáng)度解決措施

根據(jù)疲勞破壞的分析，裂紋源通常是在有應(yīng)力集中的部位產(chǎn)生，而且構(gòu)件持久極限的降低，很大程度是由于各種影響因素帶來(lái)的應(yīng)力集中影響。因此設(shè)法避免或減弱應(yīng)力集中，可以有效提高構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。可以從以下幾個(gè)方面來(lái)提高構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。

疲勞強(qiáng)度外形合理化

構(gòu)件截面改變?cè)郊ち?，?yīng)力集中系數(shù)就越大。因此工程上常采用改變構(gòu)件外形尺寸的方法來(lái)減小應(yīng)力集中。如采用較大的過(guò)渡圓角半徑，使截面的改變盡量緩慢，如果圓角半徑太大而影響裝配時(shí)，可采用間隔環(huán)。既降低了應(yīng)力集中又不影響軸與軸承的裝配。此外還可采用凹圓角或卸載槽以達(dá)到應(yīng)力平緩過(guò)渡。

設(shè)計(jì)構(gòu)件外形時(shí)，應(yīng)盡量避免帶有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然變化處（階梯軸），當(dāng)結(jié)構(gòu)需要直角時(shí)，可在直徑較大的軸段上開(kāi)卸載槽或退刀槽減小應(yīng)力集中；當(dāng)軸與輪轂采用靜配合時(shí)，可在輪轂上開(kāi)減荷槽或增大配合部分軸的直徑，并采用圓角過(guò)渡，從而可縮小輪轂與軸的剛度差距，減緩配合面邊緣處的應(yīng)力集中。

疲勞強(qiáng)度提高構(gòu)件表面質(zhì)量

一般說(shuō)，構(gòu)件表層的應(yīng)力都很大，例如在承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件中，其最大應(yīng)力均發(fā)生在構(gòu)件的表層。同時(shí)由于加工的原因，構(gòu)件表層的刀痕或損傷處，又將引起應(yīng)力集中。因此，對(duì)疲勞強(qiáng)度要求高的構(gòu)件，應(yīng)采用精加工方法，以獲得較高的表面質(zhì)量。特別是對(duì)高強(qiáng)度鋼這類(lèi)對(duì)應(yīng)力集中比較敏感的材料，其加工更需要精細(xì)。

疲勞強(qiáng)度提高構(gòu)件表面強(qiáng)度

常用的方法有 表面熱處理和表面機(jī)械強(qiáng)化兩種方法。表面熱處理通常采用高頻淬火、滲碳、氰化、氮化等措施，以提高構(gòu)件表層材料的抗疲勞強(qiáng)度能力。表面機(jī)械強(qiáng)化通常采用對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行滾壓、噴丸等，使構(gòu)件表面形成預(yù)壓應(yīng)力層，以降低最容易形成疲勞裂紋的拉應(yīng)力，從而提高表層強(qiáng)度。

疲勞強(qiáng)度豪克能技術(shù)

豪克能技術(shù)現(xiàn)在的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化體現(xiàn)為焊接應(yīng)力消除設(shè)備以及表面光整設(shè)備，其中的這個(gè)技術(shù)可以給金屬表面消除拉應(yīng)力，預(yù)置壓應(yīng)力，使得金屬容易開(kāi)裂的部位應(yīng)力釋放，不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂的情況。2100433B

疲勞強(qiáng)度屈服強(qiáng)度

材料的 屈服強(qiáng)度和疲勞極限之間有一定的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，材料的屈服強(qiáng)度越高，疲勞強(qiáng)度也越高，因此，為了提高彈簧的疲勞強(qiáng)度應(yīng)設(shè)法提高彈簧材料的屈服強(qiáng)度，或采用屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比值高的材料。對(duì)同一材料來(lái)說(shuō)，細(xì)晶粒組織比粗細(xì)晶粒組織具有更高的屈服強(qiáng)度。

疲勞強(qiáng)度表面狀態(tài)

最大應(yīng)力多發(fā)生在彈簧材料的表層，所以彈簧的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響很大。彈簧材料在軋制、拉拔和卷制過(guò)程中造成的裂紋、疵點(diǎn)和傷痕等缺陷往往是造成彈簧疲勞斷裂的原因。

材料表面粗糙度愈小，應(yīng)力集中愈小，疲勞強(qiáng)度也愈高。材料表面粗糙度對(duì)疲勞極限的影響。隨著表面粗糙度的增加，疲勞極限下降。在同一粗糙度的情況下，不同的鋼種及不同的卷制方法其疲勞極限降低程度也不同，如冷卷彈簧降低程度就比熱卷彈簧小。因?yàn)殇撝茻峋韽椈杉捌錈崽幚砑訜釙r(shí)，由于氧化使彈簧材料表面變粗糙和產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象，這樣就降低了彈簧的疲勞強(qiáng)度。

對(duì)材料表面進(jìn)行磨削、強(qiáng)壓、拋丸和滾壓等。都可以提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。

疲勞強(qiáng)度尺寸效應(yīng)

材料的尺寸愈大，由于各種冷加工和熱加工工藝所造成的缺陷可能性愈高，產(chǎn)生表面缺陷的可能性也越大，這些原因都會(huì)導(dǎo)致疲勞性能下降。因此在計(jì)算彈簧的疲勞強(qiáng)度時(shí)要考慮尺寸效應(yīng)的影響。

疲勞強(qiáng)度冶金缺陷

冶金缺陷是指材料中的非金屬夾雜物、氣泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夾雜物是應(yīng)力集中源，會(huì)導(dǎo)致夾雜物與基體界面之間過(guò)早地產(chǎn)生疲勞裂紋。采用真空冶煉、真空澆注等措施，可以大大提高鋼材的質(zhì)量。

疲勞強(qiáng)度腐蝕介質(zhì)

彈簧在腐蝕介質(zhì)中工作時(shí)，由于表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕或表面晶界被腐蝕而成為疲勞源，在變應(yīng)力作用下就會(huì)逐步擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂。例如在淡水中工作的彈簧鋼，疲勞極限僅為空氣中的10%~25%。腐蝕對(duì)彈簧疲勞強(qiáng)度的影響，不僅與彈簧受變載荷的作用次數(shù)有關(guān)，而且與工作壽命有關(guān)。所以設(shè)計(jì)計(jì)算受腐蝕影響的彈簧時(shí)，應(yīng)將工作壽命考慮進(jìn)去。

在腐蝕條件下工作的彈簧，為了保證其疲勞強(qiáng)度，可采用抗腐蝕性能高的材料，如不銹鋼、非鐵金屬，或者表面加保護(hù)層，如鍍層、氧化、噴塑、涂漆等。實(shí)踐表明鍍鎘可以大大提高彈簧的疲勞極限。

疲勞強(qiáng)度溫度

碳鋼的疲勞強(qiáng)度，從室溫到120℃時(shí)下降，從120℃到350℃又上升，溫度高于350℃以后又下降，在高溫時(shí)沒(méi)有疲勞極限。在高溫條件下工作的彈簧，要考慮采用耐熱鋼。在低于室溫的條件下，鋼的疲勞極限有所增加。

設(shè)計(jì)人員通常認(rèn)為最重要的安全因素是零部件、裝配體或產(chǎn)品的總體強(qiáng)度。為使設(shè)計(jì)達(dá)到總體強(qiáng)度，工程師需要使設(shè)計(jì)能夠承載可能出現(xiàn)的極限載荷，并在此基礎(chǔ)上再加上一個(gè)安全系數(shù)，以確保安全。但是，在運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)計(jì)幾乎不可能只承載靜態(tài)載荷。在絕大多數(shù)的情況下，設(shè)計(jì)所承載的載荷呈周期性變化，反復(fù)作用，隨著時(shí)的推移，設(shè)計(jì)就會(huì)出現(xiàn)疲勞。

實(shí)際上，疲勞的定義為：“由單次作用不足以導(dǎo)致失效的載荷的循環(huán)或變化所引起的失效”。疲勞的征兆是局部區(qū)域的塑性變形所導(dǎo)致的裂紋。此類(lèi)變形通常發(fā)生在零部件表面的應(yīng)力集中部位，或者表面上或表面下業(yè)已存在但難以被檢測(cè)到的缺陷部位。盡管我們很難甚至不可能在FEA 中對(duì)此類(lèi)缺陷進(jìn)行建模，但材料中的變化永遠(yuǎn)都存在，很可能會(huì)有一些小缺陷。FEA 可以預(yù)測(cè)應(yīng)力集中區(qū)域，并可以幫助設(shè)計(jì)工程師預(yù)測(cè)他們的設(shè)計(jì)在疲勞開(kāi)始之前能持續(xù)工作多長(zhǎng)時(shí)間。

對(duì)承受循環(huán)應(yīng)力的零件和構(gòu)件，根據(jù)疲勞強(qiáng)度理論和疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，決定其合理的結(jié)構(gòu)和尺寸的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。機(jī)械零件和構(gòu)件對(duì)疲勞破壞的抗力，稱(chēng)為零件和構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度由零件的局部應(yīng)力狀態(tài)和該處的材料性能確定，所以疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)是以零件最薄弱環(huán)節(jié)為依據(jù)的。通過(guò)改進(jìn)零件的形狀以減小應(yīng)力集中，或?qū)ψ钊醐h(huán)節(jié)的表面層采用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化工藝，便能顯著地提高其疲勞強(qiáng)度。應(yīng)用疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)能保證機(jī)械在給定的壽命內(nèi)安全運(yùn)行。

疲勞的機(jī)制可以分成三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程：

1. 裂紋產(chǎn)生

2. 裂紋延伸

3. 斷裂

FEA應(yīng)力分析可以預(yù)測(cè)裂紋的產(chǎn)生。許多其他技術(shù)，包括動(dòng)態(tài)非線(xiàn)性有限元分析可以研究與裂紋的延伸相關(guān)的應(yīng)變問(wèn)題。由于設(shè)計(jì)工程師最希望從一開(kāi)始就防止疲勞裂紋的出現(xiàn)，確定材料的疲勞強(qiáng)度。

裂紋開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)間以及裂紋增長(zhǎng)到足以導(dǎo)致零部件失效的時(shí)間由下面兩個(gè)主要因素決定：零部件的材料和應(yīng)力場(chǎng)。材料疲勞測(cè)試方法可以追溯到19 世紀(jì)，由August W?hler 第一次系統(tǒng)地提出并進(jìn)行了疲勞研究。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試采用周期性載荷，例如旋轉(zhuǎn)彎曲、懸臂彎曲、軸向推拉以及扭轉(zhuǎn)循環(huán)?？茖W(xué)家和工程師將通過(guò)此類(lèi)測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)繪制到圖表上，得出每類(lèi)應(yīng)力與導(dǎo)致失效的周期重復(fù)次數(shù)之間的關(guān)系，或稱(chēng)S-N曲線(xiàn)。工程師可以從S-N 曲線(xiàn)中得出在特定周期數(shù)下材料可以承受的應(yīng)力水平。

該曲線(xiàn)分為高周疲勞和低周疲勞兩個(gè)部分。一般來(lái)說(shuō)，低周疲勞發(fā)生在10,000 個(gè)周期之內(nèi)。曲線(xiàn)的形狀取決于所測(cè)試材料的類(lèi)型。某些材料，例如低碳鋼，在特定應(yīng)力水平（稱(chēng)為耐疲勞度或疲勞極限）下的曲線(xiàn)比較平緩。不含鐵的材料沒(méi)有耐疲勞度極限。

大體來(lái)說(shuō)，只要在設(shè)計(jì)中注意應(yīng)用應(yīng)力不超過(guò)已知的耐疲勞度極限，零部件一般不會(huì)在工作中出現(xiàn)失效。但是，耐疲勞度極限的計(jì)算不能解決可能導(dǎo)致局部應(yīng)力集中的問(wèn)題，即應(yīng)力水平看起來(lái)在正常的“安全”極限以?xún)?nèi)，但仍可能導(dǎo)致裂紋的問(wèn)題。

與通過(guò)旋轉(zhuǎn)彎曲測(cè)試確定的結(jié)果相同，疲勞載荷歷史可以提供關(guān)于平均應(yīng)力和交替應(yīng)力的信息。測(cè)試顯示，裂紋延伸的速度與載荷周期和載荷平均應(yīng)力的應(yīng)力比率有關(guān)。裂紋僅在張力載荷下才會(huì)延伸。因此，即使載荷周期在裂紋區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，也不會(huì)導(dǎo)致更大的損壞。但是，如果平均應(yīng)力顯示整個(gè)應(yīng)力周期都是張力，則整個(gè)周期都會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。

許多工況載荷歷史中都會(huì)有非零的平均應(yīng)力。人們發(fā)明了三種平均應(yīng)力修正方法，可以省去必須在不同平均應(yīng)力下進(jìn)行疲勞測(cè)試的麻煩：

Goodman 方法- 通常適用于脆性材料。

Gerber 方法- 通常適用于韌性材料。

Soderberg 方法- 通常最保守。

這三種方法都只能應(yīng)用于所有相關(guān)聯(lián)的S-N 曲線(xiàn)都基于完全反轉(zhuǎn)載荷的情況。而且，只有所應(yīng)用疲勞載荷周期的平均應(yīng)力與應(yīng)力范圍相比很大時(shí)，修正才有意義。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，失效判據(jù)位于Goodman 曲線(xiàn)和Gerber 曲線(xiàn)之間。這樣，就需要一種實(shí)用的方法基于這兩種方法并使用最保守的結(jié)果來(lái)計(jì)算失效。

疲勞壽命的計(jì)算方法

對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行物理測(cè)試明顯是不現(xiàn)實(shí)的。在多數(shù)應(yīng)用中，疲勞安全壽命設(shè)計(jì)需要預(yù)測(cè)零部件的疲勞壽命，從而確定預(yù)測(cè)的工況載荷和材料。計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE) 程序使用三種主要方法確定總體疲勞壽命。這些方法是：

應(yīng)力壽命方法(SN)

這種方法僅基于應(yīng)力水平，只使用W?hler 方法。盡管不適用于包含塑性部位的零部件，低周疲勞的精確度也乏善可陳，但這種方法最容易實(shí)施，有豐富的數(shù)據(jù)可供使用，并且在高周疲勞中有良好的效果。

·應(yīng)變壽命(EN)

這種方法可以對(duì)局部區(qū)域的塑性變形進(jìn)行更詳細(xì)的分析，非常適合低周疲勞應(yīng)用。但是，結(jié)果存在一些不確性。

線(xiàn)性彈性破壞力學(xué)(LEFM)

這種方法假設(shè)裂縫已經(jīng)存在并且被檢測(cè)到，然后根據(jù)應(yīng)力強(qiáng)度預(yù)測(cè)裂縫的增長(zhǎng)。借助計(jì)算機(jī)代碼和定期檢查，這種方法對(duì)大型結(jié)構(gòu)很實(shí)用。由于易于實(shí)施并且有大量的材料數(shù)據(jù)可用，SN 是最常用的方法。

設(shè)計(jì)人員使用SN 方法計(jì)算疲勞壽命

在計(jì)算疲勞壽命時(shí)，應(yīng)考慮等幅載荷和變幅載荷。

這種方法假設(shè)零部件在恒定的幅度、恒定的平均應(yīng)力載荷周期下工作。通過(guò)使用SN 曲線(xiàn)，設(shè)計(jì)人員可以快速計(jì)算導(dǎo)致零部件發(fā)生失效的此類(lèi)周期數(shù)量。而對(duì)于零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可采用Miner 規(guī)則來(lái)計(jì)算每種載荷情況的損壞結(jié)果，并將所有這些損壞結(jié)果合并起來(lái)獲得一個(gè)總體的破壞值。

其結(jié)果稱(chēng)為“損壞因子”，是一個(gè)失效分?jǐn)?shù)值。零部件在D = 1.0 時(shí)發(fā)生失效，因此，如果D = 0.35，該零部件的壽命已經(jīng)消耗了35%。這一理論還認(rèn)為由應(yīng)力周期導(dǎo)致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個(gè)位置發(fā)生無(wú)關(guān)，并且損壞積累速度與應(yīng)力水平無(wú)關(guān)。

這種方法假設(shè)零部件在恒定的幅度、恒定的平均應(yīng)力載荷周期下工作。通過(guò)使用SN 曲線(xiàn)，設(shè)計(jì)人員可以快速計(jì)算導(dǎo)致零部件發(fā)生失效的此類(lèi)周期數(shù)量。

而對(duì)于零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可采用Miner 規(guī)則來(lái)計(jì)算每種載荷情況的損壞結(jié)果，并將所有這些損壞結(jié)果合并起來(lái)獲得一個(gè)總體的破壞值。其結(jié)果稱(chēng)為“損壞因子”，是一個(gè)失效分?jǐn)?shù)值。零部件在D = 1.0 時(shí)發(fā)生失效，因此，如果D = 0.35，該零部件的壽命已經(jīng)消耗了35%。這一理論還認(rèn)為由應(yīng)力周期導(dǎo)致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個(gè)位置發(fā)生無(wú)關(guān)，并且損壞積累速度與應(yīng)力水平無(wú)關(guān)。

在真實(shí)的環(huán)境條件下，多數(shù)零部件承載的載荷歷史是不斷變化的，幅度和平均應(yīng)力都是如此。因此，更為通用和現(xiàn)實(shí)的方法需要考慮變幅載荷，在這種情況下，應(yīng)力盡管隨著時(shí)間循環(huán)反復(fù)，但其幅度是變化的，這就有可能將應(yīng)力分解成載荷“塊”。在處理這種類(lèi)型的載荷時(shí)，工程師使用一種稱(chēng)為“雨流法計(jì)數(shù)”的技術(shù)。附錄B 討論如何研究FEA 疲勞結(jié)果，它就雨流法計(jì)數(shù)提供了更多信息。

在通過(guò)SN 方法研究疲勞方面，F(xiàn)EA 提供了一些非常優(yōu)秀的工具，這是因?yàn)檩斎胗删€(xiàn)彈性應(yīng)力場(chǎng)組成，并且FEA 能夠處理多種載荷情況交互作用的可能情形。如果要計(jì)算最壞情況的載荷環(huán)境（這是一種典型方法），系統(tǒng)可以提供大量不同的疲勞計(jì)算結(jié)果，包括壽命周期圖、破壞圖以及安全系數(shù)圖。此外，F(xiàn)EA 可以提供較小主要交替應(yīng)力除以較大主要交替應(yīng)力的比率的圖解（稱(chēng)為雙軸性指示圖），以及雨流矩陣圖。后者是一個(gè)3D 直方圖，其中的X 和Y 軸代表交替應(yīng)力和平均應(yīng)力，Z 軸代表每個(gè)箱所計(jì)的周期數(shù)。

零件的疲勞壽命與零件的應(yīng)力、應(yīng)變水平有關(guān)，它們之間的關(guān)系可以用應(yīng)力一壽命曲線(xiàn)（σ-N曲線(xiàn)）和應(yīng)變一壽命曲線(xiàn)（δ－Ν曲線(xiàn)）表示。應(yīng)力一壽命曲線(xiàn)和應(yīng)變一壽命曲線(xiàn)，統(tǒng)稱(chēng)為S-N曲線(xiàn)。根據(jù)試驗(yàn)可得其數(shù)學(xué)表達(dá)式：

σmN=C

式中：N應(yīng)力循環(huán)數(shù)；

m、C材料常數(shù)。

在疲勞試驗(yàn)中，實(shí)際零件尺寸和表面狀態(tài)與試樣有差異，常存在由圓角、鍵槽等引起的應(yīng)力集中，所以，在使用時(shí)必須引入應(yīng)力集中系數(shù)K、尺寸系數(shù)ε和表面系數(shù)β。

1954 年，世界上第一款商業(yè)客機(jī)de Havilland Comet 接連發(fā)生了兩起墜毀事故，這使得“金屬疲勞”一詞出現(xiàn)在新聞?lì)^條中，引起公眾持久的關(guān)注。這種飛機(jī)也是第一批使用增壓艙的飛行器，采用的是方形窗口。增壓效應(yīng)和循環(huán)飛行載荷的聯(lián)合作用導(dǎo)致窗角出現(xiàn)裂紋，隨著時(shí)間的推移，這些裂紋逐漸變寬，最后導(dǎo)致機(jī)艙解體。Comet 空難奪去了68 人的生命，這場(chǎng)悲劇無(wú)時(shí)無(wú)刻不在提醒著工程師創(chuàng)建安全、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)。

自此以后，人們發(fā)現(xiàn)疲勞是許多機(jī)械零部件（例如在高強(qiáng)度周期性循環(huán)載荷下運(yùn)行的渦輪機(jī)和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備）失效的罪魁禍?zhǔn)住?

1867年 ，德國(guó)的A.沃勒展示了用旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)獲得的車(chē)軸疲勞試驗(yàn)結(jié)果，把疲勞與應(yīng)力聯(lián)系起來(lái)，提出了疲勞極限的概念，為常規(guī)疲勞設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。第二次世界大戰(zhàn)中及戰(zhàn)后，通過(guò)對(duì)當(dāng)時(shí)發(fā)生的許多疲勞破壞事故的調(diào)查分析，逐漸形成了現(xiàn)代的常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。1945年，美國(guó)的M.A.邁因納提出了線(xiàn)性損傷積累理論 。1953年，美國(guó)的A.K.黑德提出了疲勞裂紋擴(kuò)展理論。之后，計(jì)算帶裂紋零件的剩余壽命的具體應(yīng)用，形成了損傷容限設(shè)計(jì)。20世紀(jì)60年代，可靠性理論開(kāi)始在疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

在常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，有無(wú)限壽命設(shè)計(jì)（將工作應(yīng)力限制在疲勞極限以下，即假設(shè)零件無(wú)初始裂紋，也不發(fā)生疲勞破壞，壽命是無(wú)限的）和有限壽命設(shè)計(jì)（采用超過(guò)疲勞極限的工作應(yīng)力，以適應(yīng)一些更新周期短或一次消耗性的產(chǎn)品達(dá)到零件重量輕的目的，也適用于寧愿以定期更換零件的辦法讓某些零件設(shè)計(jì)得壽命較短而重量較輕）。損傷容限設(shè)計(jì)是在材料實(shí)際上存在初始裂紋的條件下，以斷裂力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以斷裂韌性試驗(yàn)和無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)為手段，估算有初始裂紋零件的剩余壽命，并規(guī)定剩余壽命應(yīng)大于兩個(gè)檢修周期，以保證在發(fā)生疲勞破壞之前，至少有兩次發(fā)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展到危險(xiǎn)程度的機(jī)會(huì)。疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)是在規(guī)定的壽命內(nèi)和規(guī)定的使用條件下，保證疲勞破壞不發(fā)生的概率在給定值（可靠度）以上的設(shè)計(jì)，使零部件的重量減輕到恰到好處。

機(jī)械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過(guò)程中各點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性的變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力稱(chēng)為交變應(yīng)力（也稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力）。在交變應(yīng)力的作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的疲勞。

一般試驗(yàn)時(shí)規(guī)定，鋼在經(jīng)受

疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要原因之一。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在機(jī)械零件失效中大約有80%以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒(méi)有明顯的變形，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故，所以對(duì)于軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受交變載荷的零件要選擇疲勞強(qiáng)度較好的材料來(lái)制造。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)是由航空工業(yè)部組織編寫(xiě)的，是在原吳富民等縮編的“飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度”教材的基礎(chǔ)上補(bǔ)充修改寫(xiě)成的?？勺鳛轱w機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度專(zhuān)業(yè)或飛機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度課程的教材或教學(xué)參考。 吳富民 ，1930年生，浙江鎮(zhèn)海人。西北工業(yè)大學(xué)教授。1952年畢業(yè)于南京大學(xué)。陜西科技情報(bào)學(xué)會(huì)理事，中國(guó)航空學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員。主要論著有：《結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度》（西北工業(yè)大學(xué)出版社出版，1988年獲全國(guó)高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)）等，數(shù)項(xiàng)科研成果分獲國(guó)務(wù)院國(guó)防工辦重大科技成果二等獎(jiǎng)、陜西省科技成果二等獎(jiǎng)、航空工業(yè)部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2100433B

鋼筋的疲勞強(qiáng)度是在某一規(guī)定的應(yīng)力幅內(nèi)，經(jīng)受一定次數(shù)循環(huán)荷載后發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。