一、關(guān)于疲勞
1. 疲勞的定義
材料在變動(dòng)載荷和應(yīng)變的長期作用下，因累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象，稱為疲勞。
2. 變動(dòng)載荷
指大小或方向隨著時(shí)間變化的載荷，稱為變動(dòng)載荷。
3. 變動(dòng)應(yīng)力
變動(dòng)載荷在單位面積上的平均值。可分為：規(guī)則周期變動(dòng)應(yīng)力和無規(guī)則隨機(jī)變動(dòng)應(yīng)力
4. 循環(huán)載荷（應(yīng)力）的表征
最大循環(huán)應(yīng)力：σmax
最小循環(huán)應(yīng)力：σmin
平均應(yīng)力：σm=(σmax+σmin)/2
應(yīng)力幅σa 或應(yīng)力范圍Δσ：Δσ=σmax-σmin，σa=Δσ/2=(σmax-σmin)/2
應(yīng)力比（或稱循環(huán)應(yīng)力特征系數(shù)）：r=σmin/σmax
5. 循環(huán)應(yīng)力分類
按平均應(yīng)力、應(yīng)力幅、應(yīng)力比的不同，循環(huán)應(yīng)力分為：
對稱循環(huán)σm=(σmax+σmin)/2=0，r=-1。屬于此類的有：大多數(shù)旋轉(zhuǎn)軸類零件。公眾號《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！
不對稱循環(huán)σm≠0。如：發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、螺栓：σa>σm>0，-1<r<0；σa> 0，σm<0，r<-1。
脈動(dòng)循環(huán)：σm=σa>0，r=0(σmin=0) 如：齒輪的齒根、壓力容器；σm=σa<0，r=∞(σmax=0) 如：軸承（壓應(yīng)力）
波動(dòng)循環(huán)：σm>σa，0<r<1，σmin>0 如：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、螺栓。
隨機(jī)變動(dòng)應(yīng)力：應(yīng)力大小、方向隨機(jī)變化，無規(guī)律性。 如：汽車、飛機(jī)零件、輪船。
二、疲勞破壞的特點(diǎn)
在變動(dòng)載荷作用下，材料薄弱區(qū)域逐漸發(fā)生損傷，損傷累積到一定程度→產(chǎn)生裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展→失穩(wěn)斷裂。
特點(diǎn)是：從局部區(qū)域開始的損傷，不斷累積，最終引起整體破壞。
潛藏的突發(fā)性破壞，脆性斷裂（即使是塑性材料）。
屬低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂（滯后斷裂）。
對缺陷十分敏感（可加速疲勞進(jìn)程）。
三、疲勞破壞的分類
1. 按應(yīng)力狀態(tài)
彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、拉壓疲勞、接觸疲勞、復(fù)合疲勞。
2. 按應(yīng)力大小和斷裂壽命
N>105，б<бs 高周疲勞→低應(yīng)力疲勞
N=102～105，б≥бs 低周疲勞→高應(yīng)力疲勞
四、疲勞破壞的表征—疲勞壽命
1. 疲勞壽命
材料疲勞失效前的工作時(shí)間，即循環(huán)次數(shù)N。
2. 疲勞曲線
應(yīng)力б↑，N↓
五、疲勞斷口的宏觀特征
典型疲勞斷口具有3個(gè)特征區(qū)：疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)。
1. 疲勞源
疲勞裂紋萌生區(qū)，多出現(xiàn)在零件表面，與加工刀痕、缺口、裂紋、蝕坑等相連。
特征：光亮，因?yàn)槠谠磪^(qū)裂紋表面受反復(fù)擠壓、摩擦次數(shù)多。
疲勞源可以是一個(gè)，也可以有多個(gè)。如：單向彎曲，只有一個(gè)疲勞源；雙向彎曲，可出現(xiàn)兩個(gè)疲勞源。公眾號《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！
2. 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)（亞臨界擴(kuò)展區(qū)）
特征：斷口較光滑并分布有貝紋線或裂紋擴(kuò)展臺(tái)階。
貝紋線是疲勞區(qū)最典型的特征，是一簇以疲勞源為圓心的平行弧線，凹側(cè)指向疲勞源，凸側(cè)指向裂紋擴(kuò)展方向，近疲勞源區(qū)貝紋線較細(xì)密（裂紋擴(kuò)展較慢）；遠(yuǎn)疲勞源區(qū)貝紋線較稀疏、粗糙（裂紋擴(kuò)展較快）。
貝紋線區(qū)的大小取決于過載程度及材料的韌性，高名義應(yīng)力或材料韌性較差時(shí)，貝紋線區(qū)不明顯；反之，低名義應(yīng)力或高韌性材料，貝紋線粗且明顯，范圍大。
名義載荷，根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出作用在零件上的載荷。即機(jī)器平穩(wěn)工作條件下作用于零件上的載荷。
計(jì)算載荷=載荷系數(shù)*名義載荷
3. 瞬斷區(qū)
裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展形成的區(qū)域的斷口特征：斷口粗糙，脆性材料斷口呈結(jié)晶狀；韌性材料斷口在心部平面應(yīng)變區(qū)呈放射狀或人字紋狀；表面平面應(yīng)力區(qū)則有剪切唇區(qū)存在。
瞬斷區(qū)一般在疲勞源對側(cè)，大小與名義應(yīng)力、材料性質(zhì)有關(guān)。高名義應(yīng)力或脆性材料，瞬斷區(qū)大；反之，瞬斷區(qū)小。