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第7第7章章 疲疲 劳劳 第第77章章 疲疲 劳劳 工程构件在服役中，由于承受工程构件在服役中，由于承受变动载荷变动载荷而导致而导致 工程构件在服役中，由于承受工程构件在服役中，由于承受变动载荷变动载荷而导致而导致 裂纹萌生裂纹萌生和和扩展扩展 以致以致断裂断裂失效失效的全过程称的全过程称 疲劳疲劳。。 裂纹萌生裂纹萌生和和扩展扩展 以致以致断裂断裂失效失效的全过程称的全过程称 疲劳疲劳。。 统计分析表明，在机械失效中，疲劳失效约占统计分析表明，在机械失效中，疲劳失效约占 统计分析表明，在机械失效中，疲劳失效约占统计分析表明，在机械失效中，疲劳失效约占 80 ％以上。％以上。 ％以上。％以上。 因此，研究材料在变动载荷中的力学响应、裂因此，研究材料在变动载荷中的力学响应、裂 因此，研究材料在变动载荷中的力学响应、裂因此，研究材料在变动载荷中的力学响应、裂 纹萌生及扩展特性，对评定疲劳抗力，进而为工程纹萌生及扩展特性，对评定疲劳抗力，进而为工程 纹萌生及扩展特性，对评定疲劳抗力，进而为工程纹萌生及扩展特性，对评定疲劳抗力，进而为工程 构件的疲劳设计、疲劳寿命预测和寻求改进工程材构件的疲劳设计、疲劳寿命预测和寻求改进工程材 构件的疲劳设计、疲劳寿命预测和寻求改进工程材构件的疲劳设计、疲劳寿命预测和寻求改进工程材 料疲劳抗力的途径等是十分重要的。料疲劳抗力的途径等是十分重要的。 料疲劳抗力的途径等是十分重要的。料疲劳抗力的途径等是十分重要的。 7.1 变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征 变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征变动载荷（应力）和疲劳破坏的特征 1）变动载荷（应力）及其描述参量）变动载荷（应力）及其描述参量 ）变动载荷（应力）及其描述参量）变动载荷（应力）及其描述参量 变动载荷（应力）变动载荷（应力）是指载荷大小或大小和方是指载荷大小或大小和方 变动载荷（应力）变动载荷（应力）是指载荷大小或大小和方是指载荷大小或大小和方 向随时间按一定规律呈周期性变化或呈无规则随向随时间按一定规律呈周期性变化或呈无规则随 向随时间按一定规律呈周期性变化或呈无规则随向随时间按一定规律呈周期性变化或呈无规则随 机变化的载荷（应力）。机变化的载荷（应力）。 机变化的载荷（应力）。机变化的载荷（应力）。 前者称前者称 周期变动载荷周期变动载荷 （应力）或（应力）或循环载荷循环载荷 前者称前者称 周期变动载荷周期变动载荷 （应力）或（应力）或循环载荷循环载荷 （应力），后者称（应力），后者称 随机变动载荷随机变动载荷 （应力）。（应力）。 （应力），后者称（应力），后者称 随机变动载荷随机变动载荷 （应力）。（应力）。 实际的工程构件承受的载荷多为后者，但对实际的工程构件承受的载荷多为后者，但对 实际的工程构件承受的载荷多为后者，但对实际的工程构件承受的载荷多为后者，但对 工程材料的疲劳特性分析而言，工程材料的疲劳特性分析而言，为简化起见，主为简化起见，主 工程材料的疲劳特性分析而言，工程材料的疲劳特性分析而言，为简化起见，主为简化起见，主 要讨论要讨论循环载荷（应力）循环载荷（应力）情况。情况。 要讨论要讨论循环载荷（应力）循环载荷（应力）情况。情况。 循环载荷的应力循环载荷的应力−−时间关系：时间关系： 循环载荷的应力循环载荷的应力−−时间关系：时间关系： 循环载荷的应力-时间关系 循环载荷的特征和描述参量：循环载荷的特征和描述参量： 循环载荷的特征和描述参量：循环载荷的特征和描述参量： 波形：波形：通常为正弦波正弦波，其它有三角波三角波、梯梯 波形：波形： 正弦波正弦波