疲勞學(xué)研究重復(fù)載荷下材料及結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度及疲勞壽命問題。斷裂力學(xué)研究帶裂紋體的強(qiáng)度問題。它主要由三部分組成：靜態(tài)斷裂部分、疲勞裂紋擴(kuò)展部分、斷裂力學(xué)部分。疲勞設(shè)計方法1、無限壽命設(shè)計2、安全壽命設(shè)計3、損傷容限設(shè)計4、“安全-壽命”和“失效-安全”概念交變載荷的作用造成結(jié)構(gòu)的疲勞破壞有以下基本特征：（1）低應(yīng)力脆性斷裂的特征。（2）破壞具有局部性。（3）破壞之前要經(jīng)歷一個疲勞損傷累積的過程。裂紋起始（或成核）、裂紋（穩(wěn)態(tài)）擴(kuò)展和裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展。（4）疲勞壽命能夠具有極大的分散性。（5）疲勞斷口在宏觀上和微觀上都具有顯著的特征?！捌凇保翰牧匣蚪Y(jié)構(gòu)的某一點(diǎn)或某些點(diǎn)，在承受波動的應(yīng)力和應(yīng)變情況下，發(fā)生漸進(jìn)的、局部的、帶永久性的變化過程。裂紋形核機(jī)制可以被分為以下幾類：（1）表面裂紋形核-發(fā)生在材料表面；（2）表面下裂紋形核-發(fā)生在空洞或者位錯塞積處；（3）晶界或異相界面裂紋形核-發(fā)生在晶界空穴或楔形裂紋。裂紋擴(kuò)展：第1階段的擴(kuò)展是在最大剪應(yīng)力方向上（與正應(yīng)力方向成45。角）第II階段的裂紋擴(kuò)展，宏觀上看是沿垂直于最大正應(yīng)力變的方向上擴(kuò)展，微觀上看則是不斷變化著的。典型的疲勞破壞斷口有三個區(qū)域，按照斷裂過程來分，依次是疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)。交變載荷－－隨時間變化的載荷載荷譜－－交變載荷變化的歷程，是一個統(tǒng)計值應(yīng)力譜－－所研究結(jié)構(gòu)部位的應(yīng)力隨時間變化的歷程，稱為應(yīng)力譜，有時也統(tǒng)稱為載荷譜。疲勞強(qiáng)度是指材料或構(gòu)件在交變載荷下的強(qiáng)度。R=—1時，持久極限的數(shù)值最小。S-N曲線最常用應(yīng)力控制加載試驗(yàn)來測定——軟加載循環(huán)；另一種方法是應(yīng)變控制加載試驗(yàn)來測定——硬加載循環(huán)。兩種方法最明顯的區(qū)別在于非對稱循環(huán)加載情況。帶有平均應(yīng)力的軟加載循環(huán)，在幅值很高時將導(dǎo)致動態(tài)蠕變；帶有平均應(yīng)變的軟甲在循環(huán)導(dǎo)致應(yīng)力松弛。S-N曲線的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式：lgN=a+b-lg（b-A） lgN=a+b-lg（a-A，）a max疲勞類型高周疲勞低周疲勞定義破壞循環(huán)數(shù)大于104?105的疲勞破壞循環(huán)數(shù)小于104?105的疲勞應(yīng)力低于彈性極限高于彈性極限塑性變形無明顯的宏觀塑性變形有明顯的宏觀塑性變形應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系線性關(guān)系非線性關(guān)系設(shè)計參量應(yīng)力應(yīng)變總應(yīng)變幅由塑性應(yīng)變幅￡ap和彈性應(yīng)變幅￡ae組成，彈性應(yīng)變幅由虎克定律與應(yīng)力幅相聯(lián)系，即￡ae=oa/E。a￡=￡+￡ =L(2N)b+￡(2N)cataeapEfffGoodman直線方程:(a、a=a1——a -Q ab丿

例題：拉桿的截面積為0.003m2，在N=106,R=-l時，二一二匯二；匕。材料的拉伸強(qiáng)度極限=二二：九.求平均拉力P=180KN時，保證N=106時破壞的最大拉應(yīng)力。(W：iaJlJGoodman公式玉十空=1烏氐I0.003二］300 700 —兀=TIMMPa<y+￡T-<7二——加 2“理論應(yīng)力集中系數(shù)”Kt定義為缺口根部的最夫應(yīng)力與切面上的名義應(yīng)力之比（或最大應(yīng)變與名義應(yīng)變之比）__%-込喻O——上屈尢百件的痕勞上屈尢百件的痕勞強(qiáng)至娥匚犬百件的痕勞強(qiáng)￡應(yīng)力集中對疲勞強(qiáng)度的影響可以用疲勞缺口系數(shù)Kf表示二二+二“疲勞強(qiáng)度”均指在對稱循環(huán)下大試樣的疲勞強(qiáng)度極限值。對于塑性較好的材料（如低碳鋼），其Kf低于Kt,但對塑性較差的材料（如高碳鋼），則Kf一般都接近于Kt。這是因?yàn)樗苄圆牧显诰植繎?yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力時，這些局部地區(qū)將產(chǎn)生塑性變形，從而減輕了應(yīng)力集中的危害性。“敏感系數(shù)”q：對Kf和Kt之間在數(shù)值上的評價。敏感系數(shù)q在0?1之間變化。 〒疲勞強(qiáng)度隨零件尺寸增大而降低的現(xiàn)象稱為疲勞尺寸影響，亦稱為尺寸效應(yīng)。尺寸對疲勞強(qiáng)度的影響主要由于以下三個原因：（1） 材料的機(jī)械強(qiáng)度性能（包括疲勞性能）隨著材料斷面的增大而降低。強(qiáng)度級別越高的合金剛這種現(xiàn)象越明顯。（2） 零部件的應(yīng)力梯度是造成尺寸效應(yīng)的主要原因。如尺寸不同的試件若受力條件相同，而危險點(diǎn)峰值應(yīng)力相等，則大尺寸零件由于應(yīng)力梯度小而疲勞強(qiáng)度低，小試件由于應(yīng)力梯度大而疲勞強(qiáng)度高；（3） 從同一毛坯上取下的不同斷面的試樣，大尺寸試件的疲勞強(qiáng)度低于小試件的。這是因?yàn)榇蟪叽缭嚰懈嗟钠趽p傷源，裂紋萌生的概率就高，從而導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度下降。載荷類型：拉壓最嚴(yán)重，其次是旋轉(zhuǎn)載荷，彎曲載荷嚴(yán)重程度最小。線性累積損傷理論。Miner假設(shè)：（1）一個循環(huán)造成的損傷為：二=[（2）等幅下n次產(chǎn)生的損傷為：-變幅下，I個循環(huán)產(chǎn)生的損傷為：（3）當(dāng)損傷達(dá)到臨界損傷時DcR時，結(jié)構(gòu)破壞，對于隨機(jī)載荷，一般可取二二-o修正的線性疲勞累積損傷理論認(rèn)為：疲勞損傷可以想象為裂紋的累積與聯(lián)合，裂紋成核期很短而接近于零。疲勞損傷與損傷核心數(shù)及裂紋擴(kuò)展速率有關(guān)，損傷核心數(shù)隨應(yīng)力O的增加而增加，并且只與應(yīng)力相關(guān)；隨著循環(huán)數(shù)的增加，裂紋擴(kuò)展速率增加。循環(huán)造成的損傷為：-=--■■■-■'m為材料損傷核的數(shù)目；r為損傷擴(kuò)展速率，與應(yīng)力O成正比；n為給定的應(yīng)力作用次數(shù)，d為材料常數(shù)。對于一個載荷序列引起的損傷為二二h■■--■' p為交變載荷的級數(shù)名義應(yīng)力法基本假定：對于相同材料制成的任意構(gòu)件，只要應(yīng)力集中系數(shù)相同，載荷譜相同，則它們的壽命相同。其模型如圖所示。此法中名義應(yīng)力和應(yīng)力集中系數(shù)為控制參數(shù)。名義應(yīng)力法的基本思路是：用真實(shí)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)件模擬進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn)，獲得真實(shí)結(jié)構(gòu)在名義應(yīng)力下的S-N曲線。然后利用計算得到該部位的名義應(yīng)力譜及線性累積損傷理論計算結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。對結(jié)構(gòu)S-N曲線進(jìn)行平均應(yīng)力修正有兩種方法，即插值法和等壽命曲線修正法。a） 如果能夠給出不同載荷比R下的材料S-N曲線，則可以通過對這些曲線進(jìn)行插值得到每級載荷對應(yīng)的平均應(yīng)力下的結(jié)構(gòu)S-N曲線；b） 如果只能給出某一個特定R下的材料S-N數(shù)據(jù)，則可以采用等壽命曲線進(jìn)行修正。應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法實(shí)際是名義應(yīng)力法在處理鉚釘、螺栓連接的一種特殊處理技術(shù)。用應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法估算結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的疲勞壽命，其關(guān)鍵是