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疲劳的基本理论
2023-07-09 11:59:00· 来源：汽车测试网
A. 定义和特点
疲劳定义为一个材料在反复或周期性的应力或应变作用下，其机械性能逐渐降低，最终导致失效的过程。疲劳的主要特点如下：
微观裂纹的形成和扩展：在疲劳过程中，材料内部会形成微观裂纹，这些裂纹在反复应力作用下逐渐扩展，直至导致结构失效。
周期性应力：造成疲劳的应力必须具有周期性，即应力值在一定时间内反复变化。
应力幅值：疲劳的严重程度与应力幅值有关。在同样的循环次数下，应力幅值越大，疲劳破坏越快。
累积效应：疲劳破坏是一个累积过程，即使在疲劳初期，材料的性能可能并未显著降低，但随着循环次数的增加，疲劳损伤会逐渐累积。
B. 疲劳破坏的过程和类别
疲劳破坏的过程通常分为三个阶段：裂纹形成，裂纹扩展和最终失效。在裂纹形成阶段，材料内部由于反复的应力作用而形成微观裂纹；在裂纹扩展阶段，这些微观裂纹在继续的应力作用下逐渐扩展；在最终失效阶段，裂纹扩展到一定程度，材料无法承受应力，导致结构失效。
根据应力状态和疲劳特性，疲劳破坏可以分为多种类别，如高周期疲劳、低周期疲劳、热疲劳、蠕变疲劳等。其中，高周期疲劳是指在高循环次数（一般超过10^6次）下发生的疲劳破坏，应力幅值相对较低；而低周期疲劳则发生在低循环次数（一般小于10^3次）和较高应力幅值的条件下。热疲劳是由于材料在高温环境下的反复热应力作用引起的，而蠕变疲劳则是在持续的高温和应力作用下，材料内部发生的时间相关的形变和损伤累积过程。
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