疲勞壽命理論及應用（1）疲勞損傷發(fā)生在受交變應力（或應變）作用的零件和構件，如起重機的橋架和其他結構件、壓力容器、機器的軸和齒輪等，它導致零件或構件的過(guò)大變形或斷裂。零件和構件在低于材料屈服極限的交變應力（或應變）的反復作用下，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數以后，在應力集中部位萌生裂紋。裂紋在一定條件下擴展，最終突然斷裂，這一失效過(guò)程稱(chēng)為疲勞破壞。材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應力循環(huán)數稱(chēng)為疲勞壽命。

　�。�2）常規疲勞強度計算是以名義應力為基礎的，可分為無(wú)限壽命計算和有限壽命計算。零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關(guān)，它們之間的關(guān)系可以用應力一壽命曲線(xiàn)（e-N曲線(xiàn)）和應變一壽命曲線(xiàn)（δ-N曲線(xiàn)）表示。應力一壽命曲線(xiàn)和應變一壽命曲線(xiàn)統稱(chēng)為S-N曲線(xiàn)。根據試驗可得其數學(xué)表達式。在疲勞試驗中，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、鏈槽等引起的應力集中，所以，在使用時(shí)必須引入應力集中系數K、尺寸系數ε和表面系數β。

　�。�3）循環(huán)應力的特性用最小應力e min與最大應力e max的比值r=e min／e max表示，r稱(chēng)為循環(huán)特征。對應于不同循環(huán)特征，有不同的S-N曲線(xiàn)、疲勞極限和條件疲勞極限。對不同方向的應力，可用正負值加以區別，如拉應力為正值，壓應力為負值。當r=-1，即e min=e max時(shí)，稱(chēng)為對稱(chēng)循環(huán)應力；當r=0，即e min=0時(shí)，稱(chēng)為脈動(dòng)循環(huán)應力；當r=+1，即e min=e max時(shí)，應力不隨時(shí)間變化，稱(chēng)為靜應力；當+1>r>-1時(shí)，統稱(chēng)為不對稱(chēng)循環(huán)應力。對應于不同循環(huán)特征，有不同的S-N曲線(xiàn)、疲勞極限和有限壽命的條件疲勞極限。

　　材料疲勞極限可從有關(guān)設計手冊、材料手冊中查出。缺乏疲勞極限數據時(shí)，可用經(jīng)驗的方法根據材料的屈服極限es，和斷裂極限eb計算。

　　零件的疲勞極限erk和τrk是根據所使用材料的疲勞極限，考慮零件的應力循環(huán)特性、尺寸效應、表面狀態(tài)應力集中等因素確定。

　�。�4）疲勞損傷積累理論認為：當零件所受應力高于疲勞極限時(shí)，每一次載荷循環(huán)都對零件造成一定量的損傷，并且這種損傷是可以積累的；當損傷積累到臨界值時(shí)，零件將發(fā)生疲勞破壞。較重要的疲勞損傷積累理論有線(xiàn)性疲勞損傷積累理論和非線(xiàn)性疲勞損傷積累理論。線(xiàn)性疲勞損傷積累理論認為，每一次循環(huán)載荷所產(chǎn)生的疲勞損傷是相互獨立的，總損傷是每一次疲勞損傷的線(xiàn)性累加，它最具代表性的理論是帕姆格倫一邁因納定理。

　�。�5）邁因納（Palmgren-Miner）定理設在載荷譜中，有應力幅為e1， e2…ei…，等各級應力，其循環(huán)數分別為n1、n2…ni…從材料的S-N曲線(xiàn)，可以查到對應于各級應力的達到疲勞破壞的循環(huán)數N1、N2…Ni…根據疲勞損傷積累為線(xiàn)性關(guān)系的理論，比值ni/Ni為材料受到應力ei的損傷率。發(fā)生疲勞破壞，即損傷率達到100％的條件。