03-金属材料疲劳性能及其描述
金属材料的疲劳与断裂机制
金属材料的疲劳与断裂机制随着科学技术的不断发展，金属材料在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是制作机器、建筑结构还是汽车、航空航天等领域，金属材料都是不可或缺的材料之一。
与此同时，金属材料的疲劳与断裂问题也越来越引起人们的关注。
在本文中，我们将探讨金属材料的疲劳与断裂机制。
首先，我们需要明确什么是疲劳及其机制。
疲劳是指材料在交替载荷循环下，出现的渐增裂纹扩展和终至断裂的现象。
简单来讲，就是材料长时间的受外力而发生的老化现象，最终造成材料损坏甚至断裂。
而疲劳的机制则是由于金属材料中晶界（晶粒之间的交界面）会在多次反复受载荷下产生微小的位移，从而使晶界附近的原子缺陷不断累积，导致晶界上的裂纹扩展和终于断裂。
那么，如何预测和延缓金属材料的疲劳断裂呢？这时就需要了解金属材料断裂的机理。
材料断裂涉及到多个层面，从宏观到微观逐步深入。
宏观上，断裂的形式可以分为脆性断裂和塑性断裂两种。
脆性断裂指材料在受到载荷时，很快就突然断裂了，而塑性断裂指在受到载荷时，材料逐渐失去强度向外延伸，最终断裂。
微观上，材料的断裂机制主要由原子、晶粒等层面的力学和物理因素所控制。
为了预测和延缓金属材料的疲劳断裂，我们可以采取多种措施。
一是降低工作环境中的载荷大小、频率和气温等，从而降低材料的应力水平；二是在金属材料预制过程中，添加特殊的合金元素，如铬、锰等，来增强材料的抗疲劳性能；三是定期检查和维护设备，避免设备老化或失修导致疲劳断裂等。
另外，金属材料的疲劳与断裂问题也给材料科学家带来了创新的机会。
如今，新型材料的研究和开发正在不断向前推进。
有些新型材料如高韧性合金、纳米材料等，通过调整其内部结构和力学性质，可以使其具有更好的疲劳抗性和延展性，更适合于特定的应用场合。
同时，理论模拟计算技术的不断发展也为对金属材料疲劳与断裂机制进行基础研究提供了新的研究手段。
总之，金属材料的疲劳与断裂问题对我们日常生活和工业生产都有重要的影响。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于材料的可靠性和使用寿命具有重要影响。
疲劳是指在受到交变应力作用下，材料在一定应力水平下发生疲劳破坏的现象。
了解金属材料的疲劳性能，对于设计合理的工程结构和延长材料使用寿命具有重要意义。
本文将从疲劳破坏的基本概念、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面进行探讨。
一、疲劳破坏的基本概念疲劳破坏是指在受到交变应力作用下，材料在应力水平远低于其静态强度的情况下发生破坏的现象。
疲劳破坏具有突发性、随机性和不可逆性的特点，是一种典型的疲劳失效形式。
在实际工程中，很多零部件的失效都是由于疲劳破坏引起的，因此疲劳性能的研究对于提高工程结构的可靠性至关重要。
二、影响疲劳性能的因素1. 应力水平：应力水平是影响金属材料疲劳性能的重要因素之一。
通常情况下，应力水平越高，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在设计工程结构时，需要合理控制应力水平，避免超过材料的承受范围。
2. 循环次数：循环次数也是影响疲劳性能的重要因素。
循环次数越多，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在实际工程中，需要对工件的使用情况进行合理评估，避免因为频繁的应力循环导致疲劳破坏。
3. 材料的性能：材料的组织结构、化学成分、热处理工艺等都会影响其疲劳性能。
一般来说，晶粒细小、组织均匀的材料具有较好的疲劳性能。
此外，合理的热处理工艺也能够提高材料的抗疲劳能力。
4. 环境因素：环境因素如温度、湿度等也会对金属材料的疲劳性能产生影响。
高温、潮湿的环境会加剧材料的疲劳破坏，因此在实际工程中需要考虑环境因素对材料性能的影响。
三、提高金属材料疲劳性能的方法1. 合理设计：在工程结构设计阶段，需要合理选择材料、设计结构，避免应力集中和过大的应力水平，从而提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：通过表面处理如喷丸、镀层等方式，可以提高材料的表面硬度和耐疲劳性能，延长材料的使用寿命。
3. 热处理工艺：合理的热处理工艺可以改善材料的组织结构，提高其抗疲劳能力，从而延长材料的疲劳寿命。
金属材料疲劳
金属材料疲劳金属材料疲劳是指金属在受到循环应力作用下，随着时间的推移逐渐产生裂纹并最终破坏的现象。
疲劳是金属材料的一种重要破坏形式，也是工程实践中不可忽视的问题。
本文将从金属材料疲劳的基本原理、影响因素以及预防措施等方面进行探讨。
首先，金属材料疲劳的基本原理是由于金属在受到交变应力作用下，其晶格结构发生变化，从而引起金属内部的微观损伤，最终导致裂纹的生成和扩展。
这种微观损伤主要包括位错的运动和集聚、晶界的滑移和变形等。
随着循环载荷的不断作用，这些微观损伤逐渐积累，最终导致金属材料的疲劳破坏。
其次，金属材料疲劳受到许多影响因素的制约。
首先是应力水平的大小，循环载荷的幅值越大，金属材料的疲劳寿命就越短。
其次是应力的频率，循环载荷的频率越高，金属材料的疲劳寿命也越短。
此外，温度、环境介质、金属材料的组织结构等因素也会对金属材料的疲劳性能产生重要影响。
为了预防金属材料的疲劳破坏，可以采取一系列的措施。
首先是对金属材料进行合理的设计，尽量避免应力集中和裂纹的敏感区域。
其次是对金属材料进行表面处理，提高其抗疲劳性能。
此外，可以采用合适的工艺控制和热处理手段，提高金属材料的抗疲劳性能。
另外，科学合理地进行应力分析和寿命预测，也是预防金属材料疲劳破坏的重要手段。
总之，金属材料疲劳是一种普遍存在的现象，对于工程实践具有重要的影响。
了解金属材料疲劳的基本原理和影响因素，采取有效的预防措施，对于延长金属材料的使用寿命，提高工程结构的安全性具有重要意义。
因此，我们应该加强对金属材料疲劳的研究和应用，不断提高金属材料的抗疲劳性能，为工程实践提供更加可靠的保障。
通过对金属材料疲劳的基本原理、影响因素和预防措施的探讨，我们可以更加深入地了解金属材料疲劳的本质，为工程实践提供更加可靠的保障。
希望本文能够对相关领域的研究和实践工作有所帮助，推动金属材料疲劳领域的进一步发展。
金属材料疲劳强度
金属材料疲劳强度引言：金属材料在使用过程中经常会受到变形和应力的作用，长期使用后容易出现疲劳现象。
疲劳强度是评估材料在疲劳加载下的抗疲劳性能的重要指标。
本文将介绍金属材料疲劳强度的概念、影响因素以及测试方法。
一、疲劳强度的概念疲劳强度是指材料在循环加载下承受的最大应力，也称为疲劳极限。
其单位为MPa或N/mm²。
疲劳强度是金属材料的重要性能指标之一，对材料的使用寿命和可靠性有着重要影响。
二、影响因素1. 材料的组织结构：晶体结构的排列方式、晶粒大小和晶界的形态对疲劳强度有着显著影响。
晶粒越细小，晶界越强固，材料的疲劳强度越高。
2. 表面质量：表面缺陷如裂纹、划痕等会成为疲劳起始点，导致疲劳破坏的发生。
因此，良好的表面质量有助于提高疲劳强度。
3. 加工硬化：金属材料经过加工后，晶粒会细化，晶界也会变得更加强固，因此加工硬化能够提高材料的疲劳强度。
4. 温度：温度对金属材料的疲劳强度有一定影响。
一般情况下，随着温度的升高，材料的疲劳强度会降低。
5. 应力水平：应力水平是指材料在循环加载下所受到的应力大小。
较低的应力水平可以提高材料的疲劳强度。
三、测试方法1. S-N曲线法：该方法是目前应用最广泛的疲劳试验方法之一。
实验中通过不同应力水平下的循环加载，记录下材料的疲劳寿命，然后绘制S-N曲线，得出疲劳强度。
2. 破坏断口分析法：该方法通过观察材料的疲劳破坏断口来判断疲劳强度。
根据断口的形貌、特征来分析疲劳破坏的机制和强度。
3. 微观结构分析法：该方法通过显微镜、扫描电镜等工具对材料的微观结构进行观察和分析，进而推断疲劳强度。
结论：金属材料的疲劳强度是评估材料抗疲劳性能的重要指标。
疲劳强度受到多种因素的影响，如材料的组织结构、表面质量、加工硬化、温度和应力水平等。
为了准确评估材料的疲劳强度，可以采用S-N 曲线法、破坏断口分析法和微观结构分析法等测试方法。
通过研究和提高材料的疲劳强度，可以延长材料的使用寿命，提高产品的可靠性。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能
金属材料是工程结构中常用的材料之一，其在使用过程中会受到循环载荷作用，极易发生疲劳破坏。
因此，研究金属材料的疲劳性能对于提高工程结构的可靠性和安全性具有重要意义。
疲劳失效
概念
疲劳失效是指在循环载荷的作用下，材料在较小应力水平下发生裂纹并最终导致破坏的现象。
相比于静态载荷下的破坏，疲劳失效具有突发性和难以预测性。
影响因素
应力幅值
循环次数
加工和制造缺陷
材料缺陷
疲劳性能评定
S-N曲线
S-N曲线是描述材料在不同应力水平下经历不同循环次数后的疲
劳寿命的图示曲线。
通过S-N曲线可以评定材料在特定应力水平下的
疲劳性能。
疲劳极限
疲劳极限是指材料在特定条件下所能承受的最高循环载荷，超过
这个载荷将会导致材料的疲劳失效。
疲劳极限是评定材料抗疲劳性能
的重要参数之一。
提高金属材料的疲劳性能
表面处理
通过表面处理方法如喷丸、镀层等可以有效提高金属材料的表面
质量和抗裂纹扩展能力，从而提高其抗疲劳性能。
热处理
采用适当的热处理工艺，如淬火、回火等可以改善金属组织结构，消除内部应力集中，提高金属材料的抗疲劳性能。
材料改进
采用先进的合金设计和制备技术，选择合适的合金元素配比和显
微组织形态，可以显著提高金属材料的疲劳寿命。
结语
金属材料的疲劳性能是工程结构安全性和可靠性的重要保证。
通
过对金属材料疲劳失效机制和影响因素的深入理解，以及针对性的改
进手段，可以有效提高金属材料的疲劳性能，推动工程结构向更安全、更可靠的方向发展。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
金属材料的疲劳极限标准
金属材料的疲劳极限标准1. 引言1.1 疲劳极限的定义疲劳极限是指金属材料在受到交变应力作用下所能承受的疲劳载荷的极限值。
疲劳极限与金属材料的抗疲劳性能密切相关，是评价金属材料抗疲劳性能的重要指标之一。
疲劳极限通常用应力水平表示，即在特定的应力幅值下，金属材料经过一定次数的循环载荷后出现裂纹和破坏的应力值。
疲劳极限是金属材料在实际工程中使用时需要考虑的重要参数，对于确保金属部件在长期使用过程中不会因为疲劳破坏而影响工作安全具有重要意义。
疲劳极限的测定需要进行大量的实验研究和数据分析，以确保结果的准确性和可靠性。
金属材料的疲劳极限还受到多种因素的影响，如材料的化学成分、热处理工艺、表面处理等，需要综合考虑这些因素才能准确评估金属材料的疲劳性能。
1.2 金属材料的疲劳极限金属材料的疲劳极限是指在连续循环加载下，金属材料所能承受的最大变形次数或载荷幅度。
对于金属材料来说，疲劳极限是一项至关重要的性能指标，它直接影响着材料在实际工程中的可靠性和安全性。
金属材料的疲劳极限可以通过实验测试来确定，通常采用旋转弯曲、拉伸、扭转等不同加载方式进行试验。
通过对金属材料进行疲劳测试，可以得到不同载荷条件下的疲劳曲线，从而确定材料的疲劳性能和疲劳寿命。
金属材料的疲劳极限受多种因素影响，包括材料的化学成分、晶粒结构、微观缺陷等。
对于不同类型的金属材料，其疲劳极限标准也有所不同，因此在工程设计和材料选择过程中，需要根据具体的应用要求来确定合适的金属材料及其疲劳极限要求。
疲劳极限的重要性在于可以帮助工程师评估材料的使用寿命和安全性，从而设计出更加可靠和耐久的工程结构。
研究金属材料的疲劳极限标准对于提高材料的抗疲劳性能和延长材料的使用寿命具有重要意义。
2. 正文2.1 金属材料的疲劳损伤金属材料在受到循环载荷作用时，会产生疲劳损伤。
这种损伤是由于金属内部的微观缺陷在受力的作用下逐渐扩展，最终导致材料的破坏。
疲劳损伤的形式主要有裂纹的扩展和表面损伤两种。
材料的疲劳性能完整版
材料的疲劳性能HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】材料的疲劳性能一、疲劳破坏的变动应力材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。
变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，分为规则周期变动应力（或称循环应力）和无规则随机变动应力两种。
1、表征应力循环特征的参量有：①最大循环应力：σmax ；②最小循环应力：σmin ；③平均应力：σm =（σmax +σmin ）/2；④应力幅σa 或应力范围Δσ：Δσ=σmax -σmin ，σa =Δσ/2=（σmax -σmin ）/2； ⑤应力比（或称循环应力特征系数）：r=σmin /σmax 。
2、按平均应力和应力幅的相对大小，循环应力分为：①对称循环：σm =（σmax +σmin ）/2=0，r=-1，大多数旋转轴类零件承受此类应力；②不对称循环：σm ≠0，-1<r<1。
发动机连杆或结构中某些支撑杆、螺栓承受此类应力，σa >σm >0，-1<r<0；③脉动循环：σm =σa >0，r=0，齿轮的齿根及某些压力容器承受此类应力。
σm =σa <0，r=∞，轴承承受脉动循环压应力；④波动循环：σm >σa，0<r<1，发动机气缸盖、螺栓承受此种应力；⑤随机变动应力：循环应力呈随机变化，无规律性，如运行时因道路或者云层的变化，汽车、拖拉机及飞机等的零件，工作应力随时间随机变化。
二、疲劳破坏的概念和特点1、疲劳破坏概念在变动应力作用下，材料内部薄弱区域的组织逐渐发生变化和损伤累积、开裂，当裂纹扩展达到一定程度后发生突然断裂的过程，是一个从局部区域开始的损伤积累，最终引起整体破坏的过程。
疲劳破坏是循环应力引起的延时断裂，其断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至低于其屈服强度。
金属材料的耐磨性与疲劳性能分析
金属材料的耐磨性与疲劳性能分析在工业生产中，金属材料的耐磨性和疲劳性能是重要的性能指标。
耐磨性是指金属材料在摩擦和磨损的作用下能够保持良好的表面质量和机械性能的能力。
而疲劳性能则是指金属材料在受到交替载荷作用下，能够保持一定的力学性能和寿命的能力。
本文将对金属材料的耐磨性和疲劳性进行分析。
一、耐磨性能分析金属材料的耐磨性是指在磨损环境下，金属的表面不能过度磨损或产生裂纹、麻点、氧化等缺陷。
金属材料的耐磨性能主要是由金属材料的化学组成、金相组织结构、硬度和表面粗糙度等因素决定的。
1.金属材料的化学组成金属材料的化学组成对其耐磨性具有重要影响。
铁基金属在含氧气氛下容易产生氧化层，从而影响材料的耐磨性。
而合金化能使金属获得更好的耐腐蚀性、耐磨性和强度。
2.金相组织结构金相组织结构主要由晶粒尺寸、晶体形状、相的数量和组成、氧化物、夹杂物和缺陷等因素决定。
通常，细小均匀的晶粒、紧密无缺陷的结晶和良好的晶界结合能够提高金属材料的耐磨性。
3.硬度金属材料硬度高的话，摩擦面之间的接触压力也会增加，这样对于磨损接触面的微观垫层和垫层上形成的氧化物、夹杂物的剪切和破裂所需的引致力也会增加。
所以，金属材料的硬度越高耐磨性能越好。
4.表面粗糙度金属材料的表面粗糙度也对其耐磨性能有影响。
通常，表面粗糙度越小，表面的揉合层和磨损层也会越小，摩擦阻力也会减小，从而提高了金属材料的耐磨性。
二、疲劳性能分析一般情况下，金属材料的机械件在使用过程中都会遭到交替载荷的作用，这些载荷也就是往复拉伸和压缩的力，造成了所谓的“疲劳断裂”。
疲劳性能是指金属材料在长期使用过程中承受交替载荷作用下，能够保持一定的力学性能和寿命的能力。
金属材料的疲劳性能主要取决于材料的组织结构、载荷的频率、幅值和材料的应力水平。
1.金属材料的组织结构金属材料的组织结构对其疲劳性能有很大影响。
疲劳寿命是一种热态性能，组织结构中的组织成分、晶粒大小、晶界等都会对疲劳寿命产生影响。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受力作用下所表现出的力学行为和性质。
主要包括强度、塑性、韧性、硬度和抗疲劳性等。
以下将对金属材料的这些力学性能进行简要介绍。
首先，强度是指金属材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。
屈服强度是材料在受力过程中开始发生塑性变形时的应力值，抗拉强度是金属材料在拉伸试验中抵抗断裂的能力，抗压强度则是抗压试验中材料承受外压力的能力。
这些强度指标决定了金属材料的受力承载能力。
其次，塑性是指金属材料在受力过程中能够产生可逆的永久变形的能力。
塑性是金属材料重要的力学性能，它体现了材料的延展性和可塑性。
常见的塑性指标有延伸率和冷弯性能等。
延伸率是材料在拉伸过程中产生的伸长量与原长度的比值，冷弯性能则是金属材料在室温下能够承受的塑性变形能力。
韧性是指金属材料在受力过程中能够吸收较大的能量而不断进行塑性变形的能力。
韧性是强度和塑性的综合体现，越高的韧性意味着金属材料在遭受外力时能更好地抵抗断裂。
常见的韧性指标有断裂韧性和冲击韧性等。
硬度是指金属材料抵抗外界划伤或压痕的能力，也是反映材料抗外界形变的能力。
硬度是金属材料与其他物质接触时发生形变的抵抗力，常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
抗疲劳性是指金属材料在重复应力加载下抵抗疲劳损伤的能力。
金属材料在长期受到交变载荷时会发生疲劳破坏，抗疲劳性能反映了材料的疲劳寿命和稳定性。
常见的抗疲劳性指标有疲劳极限和疲劳寿命等。
综上所述，金属材料的力学性能包括强度、塑性、韧性、硬度和抗疲劳性等方面。
不同的金属材料在这些方面有着不同的特点和应用范围，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的金属材料。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程中应用最广泛的一类材料，因其优良的力学性能、良好的加工性和广泛的适用性而受到青睐。
然而，在实际应用中，金属材料往往需要承受周期性的载荷，这种条件下的失效主要表现为疲劳破坏。
因此，了解金属材料的疲劳性能，对提高产品的可靠性与安全性具有至关重要的意义。
疲劳的基本概念疲劳是指材料在反复或交变载荷作用下，经过一定的循环次数后，出现的逐渐积累损伤并导致破坏的现象。
疲劳破坏通常是由微小的裂纹开始，在多次循环加载下逐步扩展，最终导致材料的断裂。
疲劳破坏与静态强度无直接关系，且其发生往往是在较低于材料屈服强度和抗拉强度的荷载下进行，表明这是一种特殊的破坏模式。
疲劳寿命疲劳寿命一般用于描述材料在特定载荷和环境条件下能承受多少次循环而不发生破坏。
通常我们用以下两个指标来表征疲劳寿命：循环次数（Nf）：这是指在出现疲劳破坏之前材料所能承受的加载循环次数。
疲劳极限（σf）：对于大多数金属材料，存在一个应力水平（称为疲劳极限），低于这个水平时材料即使经过无限次循环也不会发生疲劳破坏。
值得注意的是，并非所有金属都具有明显的疲劳极限，如铝合金等常见金属，其 fatigue limit 不易确定。
疲劳性能影响因素影响金属材料疲劳性能的因素包括但不限于以下几个方面：材料成分金属材料中的化学成分对其疲劳性能有明显影响。
例如，合金元素如镍、钼、铬等可以显著提高钢材的抗疲劳性能。
适当增加合金元素的比例，使得金属晶体结构更加稳定，从而提高了其疲劳强度。
此外，非金属杂质（如硫、磷等）的存在，则会降低材料的疲劳性能。
材料组织材料的微观组织结构直接决定了其机械性能。
在热处理过程中，通过控制冷却速度和温度，可以改变金属材料的相组成与晶粒尺寸，从而优化组织，提高疲劳性能。
例如，细化晶粒可以显著提高金属件的抗疲劳能力。
调质处理后的钢材，相较于退火状态下，会表现出更高的抗疲劳能力。
应力集中在实际使用中，构件往往因为几何形状的不均匀性（如凹坑、切口、焊缝等）而产生应力集中现象。
金属材料疲劳性能研究
金属材料疲劳性能研究1.前言金属材料是现代工业生产和生活中不可缺少的材料之一。
然而，金属材料在使用中常常会出现疲劳现象，极大地限制了金属材料的使用寿命和性能。
因此，深入研究金属材料疲劳性能，探究其机理，对于提高材料的使用寿命和性能具有重要意义。
本文将从金属材料疲劳性能的概念入手，介绍金属材料疲劳性能的研究现状及发展趋势。
2.金属材料疲劳性能概念疲劳是指在一定的应力循环条件下，材料在经过一定循环次数后会发生损伤和破坏。
金属材料在使用中受到很多复杂的力学作用，如弯曲、扭转、拉伸等。
在这些作用下，金属材料将会经历许多应力的循环变化。
这些循环变化将会导致金属材料内部发生微观结构的变化，最终导致材料的疲劳失效。
3.金属材料疲劳性能研究现状现代金属材料疲劳性能研究已经非常成熟。
在理论上，人们已经通过微观结构的分析和数值模拟等手段深入探究了金属材料在应力循环下的微观行为和断裂过程。
在实验上，人们也开发出了各种先进的试验设备和技术，能够对金属材料的疲劳性能进行更为精确和全面的试验分析。
3.1 理论研究在理论方面，人们通过计算机模拟、分子动力学等手段，对金属材料疲劳行为进行了深入研究。
以分子动力学模拟为例，人们可以通过计算得到金属材料在应力变化下的组织变化和位错的运动规律。
这些研究成果为金属疲劳性能研究提供了重要的理论依据。
3.2 实验研究在实验方面，人们开发出了各种独特的实验技术，能够用于更加精确的疲劳试验。
例如，人们可以利用电子显微镜观察金属材料的微观结构和变化。
同时，人们还可以利用红外热成像技术，观测金属材料的温度变化情况，进一步分析其疲劳行为。
4. 发展趋势随着现代科技的不断发展，金属材料的疲劳性能研究也将不断发展壮大。
特别是在数值模拟、成像技术等方面的不断提高，有望为金属材料疲劳性能的研究提供更强有力的支撑和帮助。
另外，随着3D打印、纳米材料等新型金属材料的发展应用，对其疲劳性能的研究也必将面临更大的挑战和机遇。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于工程结构的安全性和可靠性具有重要影响。
疲劳是指材料在交变载荷作用下，经过一定次数的循环加载和卸载后，产生裂纹并最终破坏的现象。
本文将介绍金属材料的疲劳机理、影响因素以及改善疲劳性能的方法。
一、疲劳机理金属材料的疲劳机理主要包括以下几个方面：1. 微观裂纹形成和扩展：在交变载荷作用下，金属材料内部会产生微观裂纹，这些裂纹会随着循环加载和卸载的重复作用逐渐扩展，最终导致材料破坏。
2. 塑性变形和应力集中：在循环加载和卸载的过程中，金属材料会发生塑性变形，这会导致应力集中，从而加速裂纹的形成和扩展。
3. 金属材料的内部缺陷：金属材料内部存在各种缺陷，如夹杂物、气孔等，这些缺陷会成为裂纹的起始点，加速裂纹的扩展。
二、影响因素金属材料的疲劳性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 材料的力学性能：材料的强度、韧性、硬度等力学性能对疲劳性能有重要影响。
强度高的材料能够承受更大的载荷，韧性好的材料能够吸收更多的能量，硬度高的材料能够抵抗塑性变形。
2. 循环载荷的幅值和频率：循环载荷的幅值和频率对疲劳性能有直接影响。
幅值越大、频率越高，材料的疲劳寿命越短。
3. 温度和环境条件：温度和环境条件对金属材料的疲劳性能也有一定影响。
高温环境下，金属材料的疲劳寿命会降低。
4. 表面处理和应力状态：表面处理和应力状态对金属材料的疲劳性能有重要影响。
表面处理可以改善材料的表面质量，减少裂纹的形成和扩展；应力状态的合理控制可以减少应力集中，延缓裂纹的扩展。
三、改善疲劳性能的方法为了改善金属材料的疲劳性能，可以采取以下几种方法：1. 优化材料的组织结构：通过合理的热处理、合金设计等方法，优化金属材料的组织结构，提高其强度和韧性，从而提高疲劳寿命。
2. 表面处理：采用表面处理技术，如喷丸、镀层等，可以改善金属材料的表面质量，减少裂纹的形成和扩展。
3. 控制应力状态：通过合理的设计和加工工艺，控制金属材料的应力状态，减少应力集中，延缓裂纹的扩展。
金属材料疲劳研究报告综述
金属材料疲劳研究综述摘要：人会疲劳，金属也会疲劳吗？早在100多年前，人们就发现了金属也是会疲劳的，并且发现了金属疲劳带给人们各个方面的危害，所以研究金属材料的疲劳是非常有必要的。
本文主要讲述了国外关于金属疲劳的研究进展，概述了金属产生疲劳的原因及影响因素，以及金属材料疲劳的试验方法。
关键词：金属材料疲劳裂纹疲劳寿命一．引言金属疲劳的概念，最早是由 J． V． Poncelet 于 1830 年在巴黎大学讲演时采用的。
当时，"疲劳〞一词被用来描述在周期拉压加载下材料强度的衰退。
引述美国试验与材料协会( ASTM) 在"疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义〞( EZ06-72) 中所作的定义: 在*点或*些点承受挠动应力，且在足够多的循环挠动作用之后形成裂纹或完全断裂时，材料中所发生的局部永久构造变化的开展过程，称为"疲劳〞。
金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
在材料构造受到屡次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和构造的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。
据统计金属材料失效80%是由于疲劳引起的，且表现为突然断裂，无论材料为韧性材料还是塑性材料都表现为突然断裂，危害极大，所以研究金属的疲劳是非常有必要的。
由于金属材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。
早在100多年以前，人们就发现了金属疲劳给各个方面带来的损害。
由于但是条件的限制，还不能查明疲劳破坏的原因。
在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生1000屡次破坏事故，有238艘完全报废，其局部要归咎于金属的疲劳。
2002年 5 月，华航一架波音747-200 型客机在由中正机场飞往机场途中空中解体，19 名机组人员及 206名乘客全部遇难。
工程材料力学性能第五章 金属的疲劳
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
金属疲劳现象及特点 疲劳曲线及基本疲劳力学性能 疲劳裂纹扩展速率及疲劳门槛值 疲劳过程及机理 影响疲劳强度的因素 低周疲劳
第一节 金属疲劳现象及特点
一、变动载荷和循环应力 1、变动载荷和变动应力 变动载荷：载荷大小、甚至方向均随时间变化的载荷。 变动应力：变动载荷在单位面积上的平均值。分规则周 期变动应力和无规则随机变动应力两种。 2、循环应力 规则周期性变化的应力称循环应力，表征应力循环特征的几个 参量： 最大应力 σmax 最小应力 σmin 平均应力 σm=（σmax+σmin）/2 应力幅 σa=（σmax－σmin）/2
三、疲劳宏观断口特征
典型的疲劳断口按照断裂过程可分为三个 区域，疲劳源、疲劳区和瞬断区。
1、疲劳源
疲劳源（或称疲劳核心），疲劳裂纹萌生的策源地，一 般总是产生在构件表面层的局部应力集中处，但如果构件 内部存在冶金缺陷或内裂纹，也可在构件内部或皮下产生 疲劳源。 疲劳源区光亮度最大，在断口上常能看到一个明显的亮斑。 疲劳源有时不止一个，尤其在低周疲劳下，其应力幅值较 大，断口上常有几个不同位臵的疲劳源。可以根据源区的 光亮度、相邻疲劳区的大小，贝纹线的密度去确定各个疲 劳源的产生顺序。 源区光亮度↑；相邻疲劳区越大；贝纹线越多越密者→疲 劳源越先产生。
如认为疲劳裂纹扩展的每一微小过程类似 是裂纹体小区域的断裂过程，ΔK就是裂纹 尖端控制疲劳裂纹扩展的复合力学参量。
3、da/dN--Δk （ lgda/dN-- lgΔk）曲线 将a-N曲线可转化为由Δk控制 的疲劳裂纹扩展速率曲线： da/dN -Δk 或 lgda/dNlgΔk 由曲线可知，可分为三个区： I区：疲劳裂纹初始扩展阶段 da/dN很小。 随Δk↑→da/dN快速提高，但 Δk变化范围很小， da/dN提 高有限，所占扩展寿命不长。
金属材料的疲劳性
金属材料的疲劳性我们无时无刻不在于金属打交道，常见的金属材料给人一种坚固安全的感觉，然而在各种外力的作用下，金属也是会产生疲劳。
什么是金属材料的疲劳?许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。
在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。
金属材料疲劳断裂有什么特点以及分类?（1）载荷应力是交变的；（2）载荷的作用时间较长；（3）断裂是瞬时发生的；（4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。
所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。
金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：（1）高周疲劳：指在低应力(工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限)条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。
它是最常见的一种疲劳破坏。
高周疲劳一般简称为疲劳。
（2）低周疲劳：指在高应力(工作应力接近材料的屈服极限)或高应变条件下，应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。
由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。
（3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。
（4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质(如酸、碱、海水、活性气体等)的共同作用下，所产生的疲劳破坏。
（5）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。
如何有效解决金属疲劳问题?直到显微镜和电子显微镜相继出现之后，人类在揭开金属疲劳秘密的道路上才不断取得新的成果，并且有了巧妙的办法来对付这个大敌。
在金属材料中添加各种“维生素”是增强金属抗疲劳性能的有效办法。
例如，在钢铁和有色金属里，加进万分之几或千万分之几的稀土元素，就可以大大提高这些金属抗疲劳的本领，延长使用寿命。
随着科学技术的发展，目前已出现“金属免疫疗法”新技术，即引入残余压应力，如采用喷丸、表面冷滚压等方法来增强金属抗疲劳性能，以减少疲劳损坏。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中广泛应用的材料之一，其疲劳性能是评价材料耐久性和可靠性的重要指标之一。
疲劳性能是指金属材料在受到交变应力作用下，在一定应力水平下发生疲劳破坏的能力。
本文将从金属材料疲劳破坏的基本概念、疲劳破坏的机理、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面展开探讨。
一、基本概念疲劳是指材料在受到交变应力作用下，经过一定次数的应力循环后发生破坏的现象。
疲劳破坏是一种隐蔽性的破坏形式，通常不会在材料表面留下明显的痕迹，但会导致材料的突然失效。
疲劳破坏是由于应力循环引起的微观裂纹扩展最终导致材料失效。
二、疲劳破坏的机理1. 裂纹萌生阶段：在金属材料受到交变应力作用下，材料内部会产生微小的裂纹，这些裂纹通常位于晶界、夹杂物或位错等缺陷处。
2. 裂纹扩展阶段：随着应力循环次数的增加，裂纹会逐渐扩展并蔓延至材料的整个截面，最终导致材料疲劳破坏。
3. 最终破坏阶段：当裂纹扩展至一定长度时，材料的强度将无法承受应力，导致材料突然破裂。
三、影响疲劳性能的因素1. 材料的组织结构：晶粒的尺寸、晶界的性质、夹杂物的分布等都会影响材料的疲劳性能。
2. 表面质量：表面粗糙度、表面处理等会影响裂纹的萌生和扩展速度。
3. 工作温度：高温环境下金属材料的疲劳性能通常会下降。
4. 应力水平：应力水平越高，材料的疲劳寿命越短。
5. 加工工艺：不同的加工工艺会对材料的晶粒结构和性能产生影响。
四、提高金属材料疲劳性能的方法1. 优化材料设计：合理选择材料的成分和热处理工艺，以提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：采用喷丸、化学处理等方法，提高材料表面的质量，减缓裂纹的扩展速度。
3. 减小应力集中：通过设计合理的结构和减小零件的应力集中部位，降低材料的疲劳破坏风险。
4. 加强材料的表面保护：采用涂层、镀层等方式，提高材料的抗腐蚀性能，延长材料的使用寿命。
综上所述，金属材料的疲劳性能是一个综合性能指标，受到多种因素的影响。
材料的疲劳性能
材料的疲劳性能一、疲劳破坏的变动应力材料在变动载荷和应变的长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。
变动载荷指大小或方向随着时间变化的载荷。
变动载荷在单位面积上的平均值称为变动应力，分为规则周期变动应力（或称循环应力）和无规则随机变动应力两种。
1、表征应力循环特征的参量有：①最大循环应力：σmax；②最小循环应力：σmin；③平均应力：σm=（σmax+σmin）/2；④应力幅σa或应力范围Δσ：Δσ=σmax-σmin，σa=Δσ/2=（σmax-σmin）/2；⑤应力比（或称循环应力特征系数）：r=σmin/σmax。
2、按平均应力和应力幅的相对大小，循环应力分为：①对称循环：σm=（σmax+σmin）/2=0，r=-1，大多数旋转轴类零件承受此类应力；②不对称循环：σm≠0，-1<r<1。
发动机连杆或结构中某些支撑杆、螺栓承受此类应力，σa>σm>0，-1<r<0；③脉动循环：σm=σa>0，r=0，齿轮的齿根及某些压力容器承受此类应力。
σm=σa<0，r=∞，轴承承受脉动循环压应力；④波动循环：σm>σa，0<r<1，发动机气缸盖、螺栓承受此种应力；⑤随机变动应力：循环应力呈随机变化，无规律性，如运行时因道路或者云层的变化，汽车、拖拉机及飞机等的零件，工作应力随时间随机变化。
二、疲劳破坏的概念和特点1、疲劳破坏概念在变动应力作用下，材料内部薄弱区域的组织逐渐发生变化和损伤累积、开裂，当裂纹扩展达到一定程度后发生突然断裂的过程，是一个从局部区域开始的损伤积累，最终引起整体破坏的过程。
疲劳破坏是循环应力引起的延时断裂，其断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至低于其屈服强度。
机件疲劳失效前的工作时间称为疲劳寿命，疲劳断裂寿命随循环应力不同而改变。
应力高，寿命短；应力低，寿命长。
当应力低于材料的疲劳强度时，寿命可无限长。
疲劳性能
创新点 研究范围可不可以扩展到 有机物呢，比如肌肉组织， 木头纤维。。。。。
从这里出发，我在想会不 会疲劳不只是一种力学行 为，而对于光电声磁这些 物理行为也有意义
比较确8年出了一起事 故，一列高速列车出轨， 造成100多人死亡
国际民航组织 (ICAO)发表的 “涉及金属疲劳断裂的重大飞机失 事调查”指出： 80年代以来，由金属疲劳断裂 引起的机毁人亡重大事故，平均每 年100次。(不包括中、苏)Int. J. Fatigue, Vol.6, No.1, 1984
②宏观裂纹扩展阶段 （图）
③瞬时断裂阶段 （图）
（3）.抗疲劳性能测定
衡量金属材料的抗疲劳性 能的参数是疲劳极限
单点法、
传统试验方法
疲劳极限的测量方法包括 两大类，传统试验方法和 新实验方法。传统的试验 方法包括，单点法、成组 法、升降法等。新的试验 方法包括热敏电阻测温法、 红外热像法。
成组法、
另一类是外因，包括材料的表面形态和载荷形式
金属疲劳断裂的机理
疲劳断裂过程分为疲劳裂纹的萌生、 稳定扩展、失稳断裂三个阶段
金属疲劳断裂断口分析
对金属的断口进行分析可以得到很所有用的讯息： 对零部件进行疲劳寿命估算 确定构件形成裂纹的时间, 评价其制造质量 正确分析事故原因, 解决工程实际问题
图
疲劳研究的一些 方向 1.对于某种具体材料的疲 劳性能以及断裂的机理， 比如：水泥、混凝土 2.形成关于疲劳寿命预测的 理论，或者利用实验条件对 已有理论进行比较，或者对 其进行修正 3.研究铁磁材料的磁疲劳 性能
升降法
新的试验方法
热敏电阻测温法 红外热像法
4.疲劳寿命
对疲劳寿命进行研 究的工具是：疲劳 寿命曲线又称为 Wohler曲线，习惯 上也称作S-N曲线。
金属材料剪切疲劳试验
金属材料剪切疲劳试验金属材料剪切疲劳试验是一种常用的材料力学测试方法，用于评估金属材料在剪切载荷下的疲劳性能。
通过该试验可以确定金属材料在长期受到剪切载荷作用时的疲劳寿命和疲劳裂纹扩展行为，为工程设计和材料选择提供依据。
在金属材料的应用过程中，常常会受到反复往复的剪切载荷作用，例如飞机机翼、桥梁结构、汽车车身等。
这些载荷会导致金属材料发生疲劳损伤，甚至引发裂纹扩展，最终导致材料失效。
因此，了解金属材料的疲劳性能并进行疲劳试验具有重要意义。
金属材料剪切疲劳试验的基本原理是将金属试样固定在试验机上，施加往复的剪切载荷，观察试样在不同循环次数下的疲劳寿命和裂纹扩展情况。
试验过程中，可以记录试样的载荷-位移曲线，以及试样失效前后的形貌变化，通过对这些数据的分析，可以评估金属材料的疲劳性能。
在金属材料剪切疲劳试验中，需要注意以下几个方面。
首先，试验前需要对金属试样进行充分的预处理，包括去除试样表面的氧化层、毛刺等，并保证试样的几何尺寸和表面质量符合要求。
其次，试验过程中需要严格控制试样的应力幅值和载荷频率，以模拟实际工况下的应力状态。
此外，还需要对试样进行不同循环次数的试验，以确定其疲劳寿命和裂纹扩展速率。
金属材料剪切疲劳试验的结果可以用S-N曲线表示，即应力幅值与循环寿命的关系曲线。
S-N曲线可以用来评估金属材料的疲劳强度和寿命，为工程设计提供参考。
此外，还可以通过观察试样失效前后的形貌变化，分析裂纹扩展行为，以了解金属材料的疲劳断裂机制。
金属材料剪切疲劳试验是一种重要的材料力学试验方法，可以评估金属材料在剪切载荷下的疲劳性能。
通过该试验可以确定金属材料的疲劳寿命和裂纹扩展行为，为工程设计和材料选择提供依据。
在实际应用中，需要严格控制试验条件，并对试验结果进行准确分析，以保证工程结构的安全可靠性。
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3.1金属材料的拉伸特性3.2金属的循环应力应变特性3.3金属材料的S-N曲线3.4金属材料的ε-N曲线参考书目3.1 金属材料的拉伸特性材料的工程应力S 和工程应变e 定义为：A P S 试件加载前的截面积载荷=00L L L e 试件标距原始长度量试件加载后的长度改变−=材料的真实应力σ和真实应变ε定义为：AP 试件瞬时截面积载荷=σ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=⇒=∫0d ε= ln d d 0L L L L L L εε瞬时长度瞬时伸长量3.1 金属材料的拉伸特性工程应力S 和应变e 与真实应力σ和应变ε的关系：())1(1ln e S e +=+=σε3.1 金属材料的拉伸特性真实应力σ和应变ε的关系可用Ramberg-Osgood 模型描述：nK E 1⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=σσεK ——强度系数，n ——应变硬化指数。
就绝大多数工程结构材料而言，对于单调拉伸曲线可作如下假定：①单调拉伸和单调压缩曲线关于原点O 反对称；②在屈服极限A 点以内是直线。
3.2 金属材料循环σ-ε曲线弹性:弹塑性:3.2 金属材料循环σ-ε曲线"循环硬化/软化"循环蠕变/松弛"Bauschinger效应"Mashing特性"记忆特性"稳态循环σ-ε曲线"瞬态循环σ-ε曲线73.2.1 循环硬化/软化当外加循环应力—应变使材料进入塑性后，由于反复产生塑性变形，使金属的塑性流动特性改变，材料抵抗变形的能力增加或减小，这种现象称为循环硬化或循环软化。
¾应力控制¾应变控制¾材料¾稳定性问题应力控制应力控制下材料的循环硬化应力控制下材料的循环软化应力控制应力控制下材料的循环软化SAE1045钢的循环软化应变控制应变控制下材料的循环硬化应变控制下材料的循环软化应变控制完全退火状态铜的循环硬化应变控制下材料的循环软化材料的硬化/软化的判断/σb：材料的循环硬化或软化特性与材料的屈强比σSσS/σb<0.7 的材料为循环硬化材料；σS/σb>0.8 的材料为循环软化材料；σS/σb=0.7~0.8 的材料无法确定。
材料的循环硬化或软化特性也可用断裂延性ε判断：f Óεf<50％的材料为循环硬化材料；Óεf>50%的材料为循环软化材料；Óεf在50％附近的材料无法确定。
稳定性问题金属材料的循环稳定与不稳定有二种观点：¾在一定的循环数后，滞后环趋于稳定¾直到疲劳破坏，循环硬化/软化一直存在，只是越来越小。
3.2.2 循环蠕变/松弛循环蠕变具有明显蠕变行为的材料的典型应力－应变曲线3.2.2 循环蠕变/松弛循环松弛3.2.3 Bauschinger效应在一定量的拉伸或压缩塑性形变之后再进行反向加载时，材料的屈服强度会低于连续形变的屈服强度，这一现象被称之为Bauschinger效应。
它是影响迟滞回线几何形状的重要因素。
3.2.4 Mashing特性O 相重合，如果迟滞回线的最高点A 、B 、C 、D 的边线与上行段迹线相吻合，则该材料称为Masing 材料，即其具有Masing 特性。
反之，则该材料不具有Masing 特性，称为非Masing 材料。
AB C D AB CD3.2.5 记忆特性材料的记忆特性是指材料在循环载荷作用下应力—应变响应似乎能够记得曾经经历过的变形的特性。
用以描述材料记忆特性的手段是可用性系数。
5500.570-0.225500.1-450-0.9350-0.5-750-1.57501.54600.67201.2-450-0.26500.8σ(MPa)ε(%)K J I H G F E D C B A 加载点3.2.5 记忆特性拉伸可用性系数F +(j ,p )1.51.51.51.51.51.50.50.80.81.01.01.0⑤0112220000.50.51.0④0001120001.001.0③0001020002.001.0②01.6020200.8602.001.0①…K J I H G F E D C B A O j p压缩可用性系数F -(j ,p )0.50.50.50.50.50.51.51.21.21.01.01.0⑤ 2.01.01.00002.02.02.01.51.51.0④ 2.02.02.01.01.002.02.02.01.02.01.0③ 2.02.02.01.02.002.02.02.002.01.0② 2.00.42.002.002.01.142.002.01.0①…K J I H G F E D C B A O j p3.2.6 稳态循环σ-ε曲线稳态循环应力—应变曲线是由在应变比R ε=-1下的应变控制疲劳试验得到的。
将不同应变水平下的稳态滞后环的尖点连接态循环应力—应变曲线。
3.2.6 稳态循环σ-ε曲线循环软化材料30CrMnSiA 循环软化材料30CrMnSiNi2A3.2.6 稳态循环σ-ε曲线循环硬化材料LY12-CZ 循环硬化材料LC4-CS3.2.6 稳态循环σ-ε曲线3.2.6 稳态循环σ-ε曲线稳态Δσ—Δε曲线：J. Morrow提出：Δσ—Δε曲线是由循环σ—ε曲线放大1倍后所得到的曲线。
从0加载到A点是单调加载，遵循循环σ—ε曲线；从A点反向加载到B点，遵循双倍Δσ—Δε曲线。
Δσ—Δε曲线上每段的长度是σ—ε曲线相应段的2倍。
3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线基本假设：①各支瞬态曲线线性段的斜率是相同的，即弹性模量E相同，只是直线段的长度不同，也即屈服强度不同；②各支瞬态曲线的曲线段的形态相同；③循环硬化材料，随着循环数的增加，直线段的长度不断增长，直至饱和；而循环软化材料，随着循环数的增加，直线段的长度不断缩短，直至饱和。
3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线Jhansale 模型：第一次循环的σ—ε曲线称为骨架曲线。
用屈服强度增量来表示直线段的变化，则第i 次循环的屈服强度可表示为：对称应变循环下(R=-1)：是屈服强度增量的饱和值，循环硬化材料>0，循环软化<0；C HS 是循环硬化/循环软化系数。
YS δσYS δσYS δσ3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线Jhansale 模型：对不称应变循环下(Rε≠-1)：3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线杨庆雄模型：5种常用航空材料试验结果拟合：[])4( 1 1A 4a 3a 2a a )()()()()()()()()()()()()()()(2εε353433323125242322211514131211∈⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=i a a a a a a a a a a a a a a a R R i i i i i i i i i i i i i i i i εεεε为了评价和估算疲劳寿命或疲劳强度，需要建立外载荷与寿命之间的关系。
反映外加应力S和疲劳寿命N之间关系的曲线叫做S—N曲线，或称之为Wöhler曲线。
"S-N曲线"等寿命曲线"疲劳极限"疲劳极限图"P-S-N曲线3.3.1 S-N曲线S-N曲线低周疲劳区(LCF)高周疲劳区(HCF)亚疲劳区(SF)3.3.1 S -N 曲线S -N 曲线表达式：指数函数公式：幂函数公式：Basquin公式：Weibull公式：三参数公式：3.3.1 S-N曲线有关材料S-N曲线：K T对S-N曲线的影响LY12B-CZ厚板，应力比R=0.1，轴向加载&30CrMnSiNi2A棒材，应力比R=0.1，轴向加载&3.3.1 S-N曲线有关材料S-N曲线：R对S-N曲线的影响LY12-CS板材，应力集中系数K=1，轴向加载&TLY12-CS板材，应力集中系数=3，轴向加载& KT3.3.1 S-N曲线有关材料S-N曲线：S m对S-N曲线的影响=1，LC4-CS板材，应力集中系数KT轴向加载&45﹟钢调质，应力集中系数K=2，T轴向加载&3.3.1 S-N曲线有关材料S-N曲线：加载方式对S-N曲线的影响*=130CrMnSiA，应力集中系数KT3.3.2 等寿命曲线3.3.3 疲劳极限试件可承受无限多次循环而不破坏的最大应力幅值被称为疲劳极限或耐久极限。
光滑试件或材料的疲劳极限：Se 或ΔSe缺口试件或结构的疲劳极限：σe 或Δσe条件疲劳极限：某些应变时效硬化材料(如：高强度钢、铝合金等)则没有疲劳极限；随着循环数的增加，其疲劳强度不断地缓缓下降。
在这种情况下，按实际应用需要定义一个较大的循环数NL ，对应于NL的应力水平则被称为条件疲劳极限。
理论疲劳极限：也有研究者认为任何材料均存在理论应力疲劳极限，它稍低于实验测定的疲劳极限，是金属材料微量塑性变形抗力的指标。
3.3.3 疲劳极限疲劳极限是长寿命机械和结构抗疲劳设计的基本依据，但实验测定疲劳极限耗资费力，因此希望通过材料的静力性能数据来估计疲劳极限。
建立在实验数据基础上的经验关系式：对于钢(σb<1800MPa)对于镁、铜和镍合金：对于铝合金：3.3.4 疲劳极限图-铝合金-结构钢将不同应力比R 时的疲劳极限画在σa －σm 图上，此图被称为疲劳极限图。
3.3.4 疲劳极限图Gerber抛物线模型：Goodman直线模型：Soderberg直线模型：折线模型：郑修麟模型：疲劳极限图模型：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−2bm1a1σσσσ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−bm1a1σσσσ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−sm1a1σσσσm11a2σσσσσσ−−=−−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=bbma2σσσσσσ112a=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−σσR3.3.5 p-S-N曲线p-S-N曲线是成组不同成活率p下的S—N曲线集。
这一曲线集给出了：①在给定的应力水平下失效循环次数N的分布数据；②在给定的有限寿命下疲劳强度S的分布数据；③无限寿命或N>NL的疲劳强度——疲劳极限的分布数据3.3.5 p -S -N 曲线疲劳寿命与疲劳强度概率分布之间的关系9疲劳破坏是疲劳损伤逐渐累积的结果；9材料中宏观或微观的不可逆变形是疲劳损伤的主要形式；9任何材料的S —N曲线是广义单调降的。
3.3.5 p-S-N曲线p-S m-S a曲线3.3.5 p-S-N曲线概率疲劳极限图3.4 金属材料的ε-N 曲线应变—寿命曲线描述材料的应变与寿命之间的关系。
根据描述应变—寿命曲线的控制参数的不同，可将其分为两种："Δε－N 曲线"εeq －N 曲线463.4.1 Δε－N曲线Manson-Coffin公式473.4.1 Δε－N 曲线Manson -Coffin 公式¾弹性线和塑性线有一交叉点N T ，在寿命N <N T 时，塑性应变起主要作用；在寿命N >N T 时，弹性应变起主要作用；¾在疲劳寿命N =1/4时，总应变εa =ε’f ，对于某些钢材数据符合较好，但是很多金属材料却不符合这一关系;¾Manson-Coffin 公式不存在水平极值线，而实际上所有材料均存在疲劳极限，所以该式只适用于描述较短疲劳寿命区的ε－N 曲线。