疲勞曲線全疲勞曲線的概念

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(yīng)力、平均應(yīng)力三個(gè)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(jìn)行各種交變載荷或隨機(jī)載荷作用下零件疲勞壽命估算以及結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力的估算，所以我們又把它叫做萬(wàn)能疲勞曲線 。

當(dāng)應(yīng)力低于某一值時(shí)，試樣可以經(jīng)受無(wú)限次的循環(huán)而不斷裂。此應(yīng)力值稱為該材料的疲勞極限，通常用σr來(lái)表示。注腳r表示應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱系數(shù)。假如是對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力，即r=-1；如是脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，即r=0。疲勞極限分為持久疲勞極限、有限疲勞極限。

對(duì)于一般具有應(yīng)變時(shí)效的金屬材料，如碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、球鐵等，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力水平降低到某一臨界值時(shí)，低應(yīng)力段變成水平線段，表示式樣可以經(jīng)無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)也不發(fā)生疲勞斷裂，故將對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為疲勞極限，記為σ-1。

σ-N稱為一定循環(huán)作用次數(shù)N的極限應(yīng)力，也稱為條件疲勞極限。對(duì)于一種材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可得出在各種循環(huán)作用次數(shù)N下的極限應(yīng)力，以橫坐標(biāo)為作用次數(shù)N、縱坐標(biāo)為極限應(yīng)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(shí)，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 。

要作出這樣一系列曲線，當(dāng)然要作大量的試驗(yàn)工作。為了提高工作效率和節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的具體情況，在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)進(jìn)行多個(gè)試件的疲勞試驗(yàn)，不同的試件其應(yīng)力幅值相同，平均應(yīng)力不同，這樣一次就可得到同一應(yīng)力幅下不同應(yīng)力均值的一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，就可以得到同一應(yīng)力幅下平均應(yīng)力值與壽命關(guān)系的方程式。用相同的試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法，就可以得到一系列不同應(yīng)力幅值下，平均應(yīng)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(yàn)數(shù)據(jù)的分散性，應(yīng)取可信度R=0.5的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)繪制該圖。在進(jìn)行壽命估算時(shí)，直接查圖可能會(huì)帶來(lái)一些誤差，最理想的方法是將這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)送入電子計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)提供有關(guān)數(shù)據(jù)信息 。

材料的疲勞特性曲線有兩種：σ-Ν曲線和等壽命曲線 。

通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，求得疲勞曲線，以驗(yàn)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(yīng)堆壓力容器材料需滿足斷裂韌性的要求。即從斷裂力學(xué)試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)高于規(guī)范規(guī)定的參考臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子(KIR)—溫度(T-RTNDT)曲線。其中T為許用KIR的對(duì)應(yīng)溫度。

S-N曲線以R=-1（對(duì)稱循環(huán)）時(shí)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(cè)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(cè)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(qiáng)度測(cè)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(xué)性能測(cè)試。