[拼音]：pilao

[外文]：fatigue

构件处于动态，其材料承受波动的应力或应变作用时，构件内某一点或某几点发生局部的、永久性的组织变化的一种递增过程。经过足够多次的应力和应变波动循环后，递增部分的损伤累积导致裂纹形成并逐渐扩展以至完全破断。由于其失效前无明显变形，疲劳破坏常常是突然发生的，因此工程上将疲劳视为“隐患”。其波动可以是幅值变化，也可以是频率变化。早期将等幅定频循环应力或应变下的疲劳称为常幅疲劳，变幅定频波动下的疲劳称为变幅疲劳，变幅变频的随机波动下的疲劳，即构件承受随机荷载而引起的疲劳称为随机疲劳。

自德国学者A.沃勒提出金属材料的旋转弯曲疲劳试验以来，疲劳强度的研究，已有百余年历史；从早期的破坏研究发展到疲劳破损过程的研究，其目的是预估疲劳寿命，即指疲劳破坏前材料或构件所经受的具有特定性质(常幅、变幅、随机)的应力或应变的循环次数。全寿命N＝N_O+N_D，式中N_O为裂缝形成寿命；N_D为裂缝扩展寿命。

是研究材料或构件中的名义应力(S)与疲劳寿命(N)之间关系的分析法。构件的S－N曲线，由于试验条件及耗资等因素一般采用材料试样的S－N曲线进行推算，如考虑尺寸影响、应力集中影响与加工影响等因素，然后推算出能经受指定N次循环数的尚存应力水平作为具体的估计量。对于有一定存活率(P%)要求的构件，需从P-S-N曲线着手，推算出具有指定存活率的疲劳强度作为估计量。估计裂纹形成寿命N _O时，宜作裂纹形成寿命的S-N曲线。工程裂纹长度ɑ是工程上人为选定的用以区分裂纹形成与裂纹扩展阶段的界限，其值因检测手段、构件、材料、受载形式等因素而不同，有时采用ɑ＝0.3～0.5毫米。

是60年代后兴起的方法，认为构件的疲劳寿命主要由构件的危险部位所决定。疲劳破坏的起因取决于构件的应力集中部位的塑性变形。这种方法主要用于低周疲劳分析，它是针对该疲劳危险部位的小块材料，在加载过程中的局部应力－应变历程所建立的理论，较为符合疲劳破坏机理。同时也考虑了加载次序的影响，是估算裂纹形成寿命的较好方法之一。以循环应力－应变迟滞回线为损伤计算特征的光滑试样的应变－寿命曲线，即ε－N_f曲线(见图)，图中N_r为高周疲劳与低周疲劳的分界点。有应力集中的构件其寿命预估，是利用材料的光滑试样的疲劳寿命资料，只需其应力集中部位的局部应变历程与光滑试样相同，且二者工程裂纹尺寸的规定又一样，则光滑试验的寿命即为该构件的寿命。

常以构件上的随机荷载历程或者构件上的响应时间历程编制成荷载谱，以损伤当量的概念编成离散的荷载程序块，等效于实际的连续的随机荷载历程，这样可采用与变幅疲劳相似的方法进行疲劳寿命预估。荷载谱的编制是应力疲劳分析法的基础，它不仅在模拟加载试验中需要，而且是寿命预估的荷载依据。编制时的计数法较多，雨流计数法为最常用的方法之一。编制时尚有随机波形的变均值简化原则，累积频次的统计推断以及八级程序块的选用等。随机疲劳的计算已编制有计算机的通用计算程序。应变疲劳分析法也有相应的计算程序。

参考书目

1. 高镇同主编：《疲劳性能测试》，国防工业出版社，北京，1980。
2. 徐灏编：《疲劳强度设计》，机械工业出版社，北京，1981。
3. J.A.Collins，Failure of Materials in MechanicalDesiɡn　Analysis　Prediction　Prevention， JohnWiley & Sons， New York，1981.
4. 川田雄一著：《金属の疲労と設計》第3版，ォ一ム社，東京，1982。

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