疲劳强度
疲劳强度基础知识及分析计算实例
循环计数法
为预测承受变幅载荷历程构件的寿命，需要将复杂历程 简化为一些与可用恒幅试验数据相比的事件。这一将复杂 载荷历程简化为一些恒幅事件的过程，称为循环计数。目 前最常用的计数法为雨流技术法。
；zzzResult.rst为疲劳结果文件。
FE-SAFE疲劳计算实例 d、强度因子FOS计算设置
e、设置1e7为规定寿命。 点击OK按钮。
f、点击Analyse按钮。开始计算
FE-SAFE疲劳计算实例
g、点击Continue按钮
寿命值
FOS值
h、计算完毕预览结果
FE-SAFE疲劳计算实例
i、疲劳计算结果表示方式
展直到发生完全断裂。这种缓慢形成的
破坏称为 “疲劳破坏”。
疲劳区
“疲劳破坏”是变应力作用下的失效形式。
疲劳纹 疲劳源
概述
疲劳破坏的特点：
a）疲劳断裂时：受到的 max 低于 b ，甚至低于 s 。
b）断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还是塑 性材料，均表现为脆性断裂。—更具突然性，更危险。
c）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。 d）疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。
概述
二、变应力的类型 随机变应力
变应力分为： 循环应力
循环应力有五个参数：
随机变应力
max─最大应力； min─最小应力
m─平均应力； a─应力幅值
r min ─应力比（循环特性） max
疲劳强度理论课件
疲劳强度通常以应力或应变的最 大值表示，单位为应力或应变单
位。
疲劳强度的影响因素
材料性质
不同材料的疲劳强度存在差异，与材料 的弹性模量、屈服点、抗拉强度等机械
性能有关。
环境条件
温度、湿度、腐蚀介质等环境因素对 疲劳强度有一定影响，例如高温环境
下材料的疲劳强度会降低。
应力集中
零件结构上的缺口、孔洞、台阶等引 起的应力集中，会降低疲劳强度。
通过分析汽车关键零部件如发动机、底盘和车身的应力分布和疲劳特性， 可以预测其疲劳寿命和可靠性。
此外，疲劳强度理论还用于优化汽车零部件的设计和制造工艺，以提高其 耐久性和可靠性，降低维修成本和提高车辆整体性能。
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疲劳强度理论课件
目录
• 疲劳强度理论概述 • 疲劳损伤累积理论 • 材料疲劳强度 • 疲劳寿命预测 • 疲劳强度的提高方法 • 疲劳强度理论的应用
01
疲劳强度理论概述
疲劳强度的定义
疲劳强度：材料在循环应力或应 变作用下，抵抗疲劳断裂的能力
。
疲劳强度是材料的一种机械性能 ，反映了材料在交变载荷作用下
其中，D为累积损伤，n为实际循环次数，N为疲 劳寿命。
基于损伤的疲劳寿命预测
总结词：基于损伤的疲劳寿命预测是通过分析材料内 部微观结构损伤的演化过程，预测结构的疲劳寿命。
输标02入题
详细描述：该方法关注材料内部微观结构的变化，如 位错、空洞和裂纹的形成和扩展，通过建立损伤演化 模型来描述疲劳过程中的微观结构变化。
线性累积损伤理论适用于低周疲劳和应力水平较高的高周疲劳。
非线性累积损伤理论
01
非线性累积损伤理论认为，疲劳 损伤的累积是非线性的，随着循 环次数的增加，疲劳损伤的增长 速度会逐渐减缓。
疲劳强度 屈服强度
疲劳强度屈服强度疲劳强度和屈服强度是材料力学中两个重要的概念。
疲劳强度指的是材料在循环加载下所能承受的最大应力，而屈服强度则是指材料在静态加载下的最大应力。
本文将详细探讨这两个概念的定义、影响因素以及其在工程中的应用。
疲劳强度是指材料在循环加载下出现疲劳破坏的能力。
疲劳破坏是指材料在连续循环加载下，由于应力集中、微裂纹扩展等原因，最终导致材料失效的现象。
疲劳强度的大小取决于材料的性质、加载方式、加载频率等因素。
材料的疲劳强度可以通过疲劳试验来确定，常用的试验方法包括振动试验、拉伸-压缩试验等。
屈服强度是指材料在静态加载下发生塑性变形的最大应力。
屈服强度是材料的重要力学性能参数，用来评估材料的强度和可塑性。
材料的屈服强度可以通过拉压试验来确定，常用的试验方法包括拉伸试验、压缩试验等。
屈服强度的大小取决于材料的组织结构、晶粒大小、材料的处理状态等因素。
疲劳强度和屈服强度的大小一般是不相等的。
对于大多数材料来说，疲劳强度要低于屈服强度。
这是因为在循环加载下，材料容易产生微裂纹、应力集中等缺陷，从而导致疲劳破坏。
而在静态加载下，材料的应力分布相对均匀，缺陷对材料的影响较小，因此屈服强度一般要高于疲劳强度。
疲劳强度和屈服强度受多种因素的影响。
首先是材料本身的性质。
不同材料的疲劳强度和屈服强度差异很大。
一般来说，强度高、韧性好的材料具有较高的疲劳强度和屈服强度。
其次是加载方式和频率。
疲劳强度和屈服强度随着加载方式的不同而有所差异。
对于疲劳强度来说，循环加载下的振动载荷往往比静态加载下的单向载荷更容易引起疲劳破坏。
而对于屈服强度来说，加载速率较快时，材料的屈服强度往往较低。
最后是温度和环境因素。
高温环境下，材料的疲劳强度和屈服强度往往会降低。
疲劳强度和屈服强度在工程中具有重要的应用价值。
在设计和制造中，合理选择材料的疲劳强度和屈服强度是确保产品寿命和安全性的关键。
在结构设计中，需要对材料的疲劳强度进行评估，以确定结构在实际使用条件下的疲劳寿命。
疲劳强度的概念
疲劳强度的概念
疲劳强度是指系统在一定时间内承受的负荷大小。
它是一个综合指标，反映了系统在一段时间内受到的持续负荷。
它可以用来评估系统的可靠性，以及系统在不同负荷下的性能。
疲劳强度的高低取决于系统承受的负荷的大小，以及系统的可靠性和性能的程度。
疲劳强度可以通过测试和模拟来评估，以确定系统在某一特定负荷下的性能和可靠性。
测试可以模拟系统在不同的负荷条件下的情况，以评估系统的疲劳强度。
通过测试结果，可以确定系统在不同负荷下的性能和可靠性，以及系统在负荷增加时的变化情况。
疲劳强度的测试可以帮助系统开发者更好地了解系统的可靠性和性能，并且可以帮助他们更加有效地管理系统的可靠性和性能，以确保系统的可靠性和性能达到设计要求。
第章疲劳强度概述
第十章疲劳强度概述以上各章主要研究构件的静强度问题，这自然是构件安全性设计最基本的、也是解决的最好的一环。
但是在实际中，结构失效的原因往往并不是其静强度不足，而是材料的疲劳（fatigue ）与断裂（fracture ）。
这方面有许多惨痛的例子，如1954年世界上第一架喷气客机—英国的彗星号，在投入飞行不到二年，就因其客舱的疲劳破坏而坠入地中海；又如在1967年，美国西弗吉尼亚的Point Pleasant桥因其一根拉杆的疲劳而突然毁坏；最近（2002年）在空中解体、坠入台湾海峡彭湖海域的台湾华航波音747宽体客机也是因其机翼与机身连接部位的疲劳破坏而引起的；等等。
所以，研究构件的疲劳强度具有重要的意义。
所谓疲劳，是指构件中的某点或某些点承受交变应力，经过足够长的时间（或次数）累积作用之后，材料形成裂纹或完全断裂这样一个发展和变化过程。
所谓交变应力（或循环应力），是指随时间循环变化的应力。
交变应力随时间变化的历程称为应力谱，当然，应力谱源自载荷谱，它们或是周期性的（图10.1a），或是随机性的（图10.1b）。
图10.1理论与实验研究均表明，构件在交变应力下的疲劳破坏,与静应力下的失效有本质区别，疲劳破坏具有以下特点：•破坏时应力低于材料的强度极限，甚至低于材料的屈服应力；•破坏是一个积累损伤的过程，即需经历多次应力循环后才能出现；•即使是塑性材料，破坏时一般也无明显的塑性变形，即表现为脆性断裂；•在破坏的断口上，通常呈现两个区域，一个是光滑区域，另一个是粗粒状区域。
例如,图10.2车轴疲劳破坏的断口如图10.2所示。
以上现象可以通过疲劳破坏的形成过程加以说明。
原来，当交变应力的大小超过一定限 度并经历了足够多次的交替重复后，在构件内部应力最大或材质薄弱处，将产生细微裂纹（即所谓疲劳源），这种裂纹随应力循环次数增加而不断扩展，并逐渐形成宏观裂纹。
在扩展过程 中，由于应力循环变化，裂纹两表面的材料时而互相挤压，时而分离，或时而正向错动，从 而形成断口的光滑区。
疲劳强度
疲劳强度开放分类：金属材料、力学性能、疲劳强度疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。
一般试验时规定，钢在经受10ˇ7次、非铁（有色）金属材料经受10ˇ8次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。
当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用σ–1表示。
许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。
在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。
据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。
15.4 疲劳强度计算15.4.1 对称循环下构件的疲劳强度条件将15.3中所述的各种影响因素综合起来，得到构件的疲劳极限，用表示。
即（15-10）式（15-10）中，是材料的疲劳极限。
构件的疲劳极限是构件在交变应力下的承载能力，为安全起见，选取适当的许用疲劳安全系数（），得到许用应力（15-11）这样，可建立疲劳强度条件如下（15-12）式(15-12)中，是对称循环交变应力的最大应力值。
为计算方便起见，将式(15-12)表示为安全系数形式，即（15-13a）式（15-13a）中，为工作安全系数，仍为广义应力。
对于交变正应力，式（15-13a）写成（15-13b）对于交变切应力，式（15-13a）写成（15-13c）15.4.2 非对称循环下构件的疲劳强度条件非对称循环下材料的疲劳极限也由疲劳试验测定，根据材料在各种应力循环特征下的疲劳极限，可得到材料的疲劳极限曲线。
疲劳强度 屈服强度
疲劳强度屈服强度疲劳强度和屈服强度是材料力学中的两个重要概念，它们对于材料的使用和设计具有重要意义。
本文将从疲劳强度和屈服强度的定义、测试方法以及应用等方面进行详细介绍。
一、疲劳强度疲劳强度是指材料在交变载荷作用下能够承受的最大应力水平，即在循环载荷下材料的抗疲劳性能。
疲劳强度的测试通常采用疲劳试验机进行，通过施加交变载荷并记录试件的应力和应变曲线，以确定材料的疲劳性能。
疲劳强度的大小与材料的组织结构、化学成分、加工工艺等因素密切相关。
一般来说，金属材料的疲劳强度与屈服强度有一定的关系，但并不完全相同。
疲劳强度常用疲劳极限来表示，即材料能够承受的最大循环应力水平。
疲劳强度在工程实践中具有重要意义。
许多工程结构在使用过程中都会受到交变载荷的作用，如果材料的疲劳强度不足，就会引起疲劳破坏，从而导致结构的失效。
因此，在工程设计中需要充分考虑材料的疲劳强度，选择合适的材料以确保结构的安全可靠。
二、屈服强度屈服强度是指材料在拉伸试验中发生塑性变形时所承受的最大应力，即材料开始产生塑性变形的临界点。
屈服强度的测试一般采用拉伸试验机进行，通过施加逐渐增大的拉伸载荷，记录应力和应变曲线，以确定材料的屈服强度。
屈服强度是材料的重要力学性能指标，也是材料设计和选择的重要依据之一。
屈服强度的大小与材料的组织结构、化学成分、温度等因素密切相关。
一般来说，金属材料的屈服强度与其疲劳强度有一定的相关性，但也存在一些差异。
在工程设计中，屈服强度常用来确定材料的安全工作区域，以避免超过材料的屈服强度而引发塑性变形或破坏。
合理选择材料的屈服强度，可以保证结构在正常工作状态下具有足够的强度和刚度。
三、疲劳强度与屈服强度的关系疲劳强度和屈服强度在一定程度上存在相关性，但也具有一定的差异。
一般来说，疲劳强度往往低于屈服强度，因为在交变载荷作用下，材料容易发生疲劳破坏。
此外，材料的疲劳寿命也与应力幅、载荷频率等因素有关。
疲劳强度和屈服强度的差异主要表现在材料的变形行为上。
机械设计疲劳强度
机械设计疲劳强度2023-11-11目录CATALOGUE•疲劳强度概述•疲劳载荷分析•材料疲劳性能•疲劳强度设计•疲劳试验与数据处理•疲劳强度研究展望01CATALOGUE疲劳强度概述疲劳定义疲劳是指机械结构在长时间承受载荷的作用下，经过一定循环次数后出现的破坏现象。
疲劳分类根据破坏循环次数，疲劳可以分为高周疲劳和低周疲劳；根据载荷类型，疲劳可以分为弯曲疲劳、拉伸疲劳、压缩疲劳、扭转疲劳等。
疲劳定义及分类疲劳强度的影响因素材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学性能对疲劳强度有重要影响。
材料性质结构因素载荷条件环境因素结构形式、尺寸大小、表面质量、圆角半径等结构因素对疲劳强度有不同程度的影响。
载荷类型、大小、作用位置以及循环次数等载荷条件对疲劳强度具有决定性影响。
温度、湿度、腐蚀介质等环境因素对疲劳强度也有重要影响。
在应力循环过程中，微观缺陷如位错、空位、晶界等逐渐聚集形成微裂纹。
疲劳裂纹萌生疲劳裂纹扩展最终断裂微裂纹在应力循环作用下不断扩展，导致有效承载面积减小，应力集中效应增加。
当裂纹扩展到一定长度时，承载能力突然下降，导致结构发生突然断裂。
03疲劳破坏机理020102CATALOGUE疲劳载荷分析循环载荷在机械部件的设计和运行过程中，各种外部因素会导致载荷在不断变化，这种循环变化的载荷会引发应力的循环。
应力循环由于载荷的循环变化，导致部件中的应力也在不断变化，这种应力的循环变化会进一步影响部件的疲劳强度。
循环载荷与应力循环疲劳载荷的统计特性分布性不同的疲劳载荷数据通常具有不同的分布特性，如正态分布、对数正态分布等。
相关性某些疲劳载荷之间可能存在相关性，例如某些外部干扰可能导致相似的疲劳载荷。
随机性疲劳载荷具有随机性，因为其大小和频率受到许多因素的影响，如外部干扰、部件的材料特性、表面处理等。
在设计和分析过程中，常常需要对复杂的疲劳载荷进行简化，以便于理解和处理。
简化为了模拟真实的疲劳情况，常常需要将复杂的疲劳载荷等效为更简单的形式，如平均应力或最大应力。
疲劳强度的概念
疲劳强度的概念疲劳是一种身体和精神上的状态，伴随着疲劳的消失而消失。
在身体上，疲劳感受比较强烈，可能会影响你的睡眠，饮食，情绪和情绪状态。
在精神上，疲劳也可能影响你的思维，处理信息，决策和记忆，引起头痛，注意力不集中，焦虑，厌倦和抑郁。
疲劳强度是指疲劳程度的大小。
随着运动结束，体力活动的量可能减少，但疲劳的强度可以通过基于身体的能力来评估。
疲劳强度的测量有助于阐明疲劳的强度如何影响行为，以及如何建立适宜的康复程序和训练程序。
疲劳强度的衡量经历了诸多变迁。
传统的疲劳强度模型包括心灵疲劳指数模型，种族累加模型和耐力训练偏好模型。
这些模型侧重于定量疲劳强度，并根据个体运动表现来评估。
然而，近年来研究工作也强调了体能因素，并部分关注于身体和心理因素，以提供更全面的疲劳强度衡量。
例如，登山者在行程中被认为经历着基于身体的疲劳程度。
这些可以通过量化安装数据（包括步行速度和心率）和以自我报告的方式来确定。
他们的报告可以衡量他们疲劳的范围，因为他们可能在登山过程中体会到更多疲劳，甚至可能影响他们抵达山顶的能力。
此外，疲劳强度也可以用来测量生物学变化。
身体变化可以用来测量身体的疲劳程度，有助于预测以及帮助计划更有效的训练和其他活动过程。
例如，有一些研究表明，不断增加的运动量可以导致肌肉疲劳，而疲劳的程度也可以随着每次训练的频率而变化。
此外，心理变化也可以用来衡量疲劳强度。
例如，一些研究表明，运动量和强度增加也可能会导致心理疲劳，而这种心理疲劳可以通过心理声明和调查来衡量。
心理疲劳可能会影响运动表现，因此，监测疲劳强度对康复和训练计划也非常重要。
综上所述，疲劳强度是一种应用于疲劳评估和衡量的术语，它可以用来计算身体和心理的疲劳程度，以了解一个人的体能水平和精神状态。
疲劳强度的测量可以帮助我们更好地理解自身的疲劳程度，从而更好地开展康复和训练。
此外，疲劳强度的测量也有助于解释个体的运动表现，以及如何设计高效的康复计划和训练计划。
机械零件的疲劳强度
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02
LgσrN
N0
03
04
σr
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m lgN0 lgN
05
N
06
lgN
07
m
08
1
lgrNlgr
❖ 2.循环基数Ｎ０ 据材料性质不同Ｎ０取值也不同。通常金属的 Ｎ０取为107，随着材料的硬度↑，Ｎ０↑。有色金属及高强度合 金钢的疲劳曲线没有无限寿命区。
❖ ３. 不同循环特性ｒ时的疲劳曲线如图所示，ｒ↑→σrN↑、 （τrＮ↑）
a(kkN)D1(k1)Dm
21 0 0
m
m
a
a
m
m
a
a
a
(k
kN1 )D
m a
Saaa(k)DkNa1amkNa1eSa
2(ks )D
C m, a
c1
c
' 1
塑性安全区
O
H
G
《疲劳强度及》课件
疲劳强度的分类
01
02
03
按载荷类型
分为弯曲疲劳、扭转疲劳 、拉压疲劳、复合疲劳等 。
按应力循环特性
分为高循环疲劳和低循环 疲劳。
按环境条件
分为干态疲劳和湿态疲劳 、高温疲劳和低温疲劳等 。
02
疲劳强度的影响因素
材料性质
金属材料
金属材料的疲劳强度与其内部结构、 晶粒大小、杂质含量等因素有关。一 般来说，晶粒越细小、杂质越少，金 属的疲劳强度越高。
损伤容限设计法
断裂力学设计法
通过控制裂纹扩展速率，合理选择检查和 维修周期，以实现疲劳寿命的延长。
利用断裂力学原理，分析裂纹的形成和扩 展规律，对零件或结构进行疲劳强度设计 ，提高设计的可靠性。
疲劳强度设计流程
载荷分析
分析零件或结构在工作过程中所承受 的载荷，包括静态载荷和动态载荷。
02
材料性能测试
非金属材料
对于非金属材料，如塑料、橡胶等， 其疲劳强度主要受材料本身的化学键 、分子结构、温度等因素影响。
应力水平
高应力水平
在较高的应力水平下，材料更容 易发生疲劳断裂，因为高应力使 得材料内部的裂纹扩展更快。
低应力水平
在较低的应力水平下，材料的疲 劳强度通常较高，因为低应力使 得裂纹扩展的速度减缓。
评估材料的疲劳强度和寿命。
结果分析应采用适当的统计方法 和技术，以得出可靠的结论。
以上内容仅供参考，具体内容可 以根据您的需求进行调整优化。
04
疲劳强度设计应用
疲劳强度设计原则
安全系数法
概率疲劳设计法
根据材料疲劳强度安全系数和应力集中系 数，确定零件或结构的疲劳强度安全系数 ，确保安全可靠性。
名词解释混凝土的疲劳强度
名词解释混凝土的疲劳强度
混凝土的疲劳强度是指混凝土在受到交变载荷作用下所能承受
的循环应力次数以及每个循环应力幅值的能力。
在实际工程中，混
凝土结构可能会受到频繁的交变荷载，例如交通载荷、风载、机械
振动等，这些荷载会导致混凝土结构发生疲劳损伤。
疲劳强度的概
念源自金属材料的疲劳性能研究，但对于混凝土材料同样具有重要
意义。
疲劳强度的评定通常需要进行疲劳试验，通过施加不同幅值和
频率的交变载荷，观察混凝土试件的疲劳寿命和损伤情况，从而得
到混凝土的疲劳强度参数。
疲劳强度的评定对于设计和评估混凝土
结构的安全性和耐久性至关重要。
混凝土的疲劳强度受到多种因素的影响，包括混凝土本身的材
料性能、试件几何形状、应力水平、频率等。
此外，混凝土的配筋
方式、裂缝宽度、环境条件等因素也会对疲劳强度产生影响。
因此，在工程实践中，需要综合考虑这些因素，通过合理的设计和施工措
施来提高混凝土结构的疲劳强度，确保其在使用过程中具有良好的
耐久性和安全性。
总之，混凝土的疲劳强度是指在交变荷载作用下，混凝土材料所能承受的循环应力次数和幅值的能力，评定疲劳强度需要进行相应的试验研究，考虑多种因素的综合影响，对于混凝土结构的设计和评估具有重要意义。
疲劳强度或疲劳极限的概念
疲劳强度或疲劳极限的概念疲劳强度或疲劳极限是指一个人在长时间或高强度工作之后出现疲劳的程度或能够忍受的极限。
疲劳是人体在长时间、高强度的体力或脑力劳动后，由于新陈代谢物的积累和功能障碍而出现的一种生理和心理状态。
它是人体正常工作能力的减退，包括身体机能和思维能力的下降，反应迟钝、注意力不集中、工作效率低下等表现。
了解疲劳强度或疲劳极限对于合理安排工作、提高工作效率、保护健康和预防职业病非常重要。
疲劳强度或疲劳极限受到多种因素的影响，包括工作强度、工作持续时间、休息间隔、个体差异等。
工作强度指的是工作的难度和消耗，一般情况下，较高强度的工作会导致更高的疲劳强度或疲劳极限。
而工作持续时间是指工作的时间长短，较长时间的工作会使疲劳程度增加，疲劳极限降低。
适当的休息间隔可以帮助恢复疲劳，减少疲劳强度或疲劳极限，而不同的个体差异也会导致不同的疲劳强度或疲劳极限。
工作疲劳可以分为心理疲劳和生理疲劳两个方面。
心理疲劳是指由于长时间的脑力劳动，导致思维能力下降、注意力不集中、决策困难等。
工作压力过大、紧张工作节奏、思维繁重、注意力集中时间过长等因素都可能导致心理疲劳。
而生理疲劳则是指由于长时间的体力劳动，导致身体机能下降、反应迟钝、肌肉疼痛等。
对于生理疲劳来说，工作的强度、时间和频率都是影响因素，身体健康状况也会对生理疲劳产生影响。
疲劳强度或疲劳极限可以通过多种方式进行评估。
其中，心理疲劳可以通过各种心理量表、心理测试来进行评估，如疲劳状况量表（MFS）、心理疲劳评定量表（PFS）、工作疲劳问卷（WFQ）等。
这些评估工具可以分析工作任务对心理疲劳的影响，提供合理的解决方案。
而生理疲劳可以通过血液、尿液和肌肉等生理指标进行评估，如乳酸、血压、肌电图等。
此外，还可以通过问卷调查或观察来了解个体的疲劳程度，例如对于工作的满意度、工作的紧张程度、身体的疲劳感等等。
为了减轻和预防疲劳，提高工作效率，保护身心健康，个人和组织都应该注意以下几个方面。
疲劳强度名词解释
疲劳强度名词解释疲劳强度是指在一定时间内进行重复劳动或长时间劳动后，人体所感受到的疲劳程度的大小。
它是衡量劳动强度和劳动负荷的重要指标之一。
疲劳强度的大小与多种因素相关，包括劳动方式、强度、持续时间、休息时间等。
在工业生产中，疲劳强度的测量通常使用人体生理指标来进行评估，如心率、呼吸频率、血压等。
疲劳强度对人体健康和工作效率都有重要影响。
长时间、高强度的劳动容易导致人体疲劳，进而影响工作者的工作能力和生活质量。
而适当的休息和调整劳动强度可以有效减轻疲劳强度，提高工作效率。
疲劳强度的评估常采用定量与定性相结合的方法。
定量评估一般通过测量人体的生理指标，如心率、血压等变化来进行。
定性评估则根据工作者自身对疲劳强度的感受和表述来进行，如疲劳程度的描述、工作时的困倦感等。
一般认为，疲劳强度分为生理性疲劳和心理性疲劳两种。
生理性疲劳主要指由于身体机能长时间紧张工作而导致的疲劳，如长时间站立、行走和重复劳动等。
心理性疲劳主要指由于持续的精神压力和情绪消耗而导致的疲劳，如高强度的脑力劳动和长时间的情绪紧张等。
为了有效控制疲劳强度和降低工作者的疲劳程度，需要采取一些措施。
首先，对于生理性疲劳，应适当减轻工作者的劳动强度，缩短工作时间，增加休息时间。
此外，提供良好的工作环境和工具，改进工作流程，减少重复劳动，提高工作效率。
对于心理性疲劳，应关注工作者的心理健康，提供心理支持和培训，合理安排工作任务和休息时间，增加员工的参与感和满意度。
总之，疲劳强度是衡量劳动强度和劳动负荷的重要指标，对人体健康和工作效率都有重要影响。
合理控制疲劳强度，采取适当的措施减轻工作者的疲劳程度，对于保障劳动者的身体健康和提高工作效率具有重要作用。
疲劳强度名词解释
疲劳强度名词解释
疲劳强度是指材料在反复加载下承受的应力值，使其发生疲劳破
坏的能力。
在工程实践中，很多物体会在实际应用中承受很多次反复
加载，如果其材料具有提高疲劳强度的特性，那么这样的物体可以更
加耐用，不易出现疲劳破坏。
具体来说，疲劳强度是通过一系列试验得出的，试验条件需要完
全符合实际应用场景。
在疲劳试验中，一般会采用不同应力水平下的
不同应变数进行试验，根据试验数据绘制S-N曲线，即应力-循环次数
曲线。
从曲线上可以得出不同应力水平下承受一定循环次数的应力值，这就是疲劳强度。
一般情况下，疲劳强度越高，材料承受疲劳破坏的
能力就越强。
疲劳强度的高低涉及到材料的许多因素，其中最重要的因素是材
料的强度、组织结构、显微组织和表面质量等。
一般来说，高强度材
料在疲劳试验中往往表现得比较明显，但是这并不是说只有高强度的
材料才能表现出高疲劳强度。
事实上，材料的组织结构和显微组织对
疲劳强度也有很大的影响，特别是对于低应力下的疲劳特性。
一般来说，细小、均匀的晶粒组织和优良的表面质量是提高疲劳强度的关键
因素之一。
疲劳强度还可以通过一些改进措施来提高。
例如，热处理、表面
处理等手段都可以改变材料的组织结构和性质，从而提高其疲劳强度。
另外，合理的设计和制造也可以提高疲劳强度，例如在零件设计中采
用倒角、圆弧等工艺措施可以避免应力集中，从而提高疲劳强度。
总之，疲劳强度对于很多工程材料来说都是一个重要的性能指标。
了解疲劳强度的意义和影响因素，可以帮助人们更好地理解材料的特
性和性能，提高材料的应用效能。
《材料力学》第十章 疲劳强度的概念
试件分为若干组，最大应力值由高到底，以电动 机带动试样旋转，让每组试件经历对称循环的交变应 力，直至断裂破坏。
记录每根试件中的最大应力（名义应力，即疲 劳强度）及发生破坏时的应力循环次数（又称疲劳 寿命），即可得S —N应力寿命曲线。
max
m ax,1 m ax,2
O
应力—寿命曲线，也称S—N曲线。
应力循环：应力每重复变化一次，称为一个应力循环。 完成一个应力循环所需的时间T ，称为一个周期。
o
t
max
o
min
：最大应力
max
：最小应力
min
a
a m
t
：平均应力
m
：应力幅值
a
max
m in
a
a m
循环特征：r min max
o
m
1 2
max
min
t
a
1 2
max
min
max
[ 1]
0 1
nf
其中： max 是构件危险点的最大工作应力；
nf 是疲劳安全系数。
或表示成：n
0
1
max
1 K max
同理，对扭转交变应力有：n
k
1 k
1 n f
max
max
nf
10.4 提高构件疲劳强度的措施
疲劳裂纹主要形成于构件表面和应力集中部位，故提高 构件疲劳极限的措施有：
表面加工质量愈低， 愈小， r 降低愈多。 一 般 1，但可通过对构件表面作强化处理而得到大于1 的 值。
综合上述三种因素，对称循环下构件的疲劳极限为：
0
1
K
1
或
0
疲劳强度的名词解释
疲劳强度的名词解释疲劳强度是指人体在经历一定的劳动或运动后，由于肌肉和神经在长时间的使用后产生的疲劳程度。
它是衡量人体疲劳程度的一个指标，可以用于评估人体在工作、运动或其他活动中的疲劳程度和恢复能力。
疲劳是人体在长时间的使用和劳动后产生的生理和心理反应，通常包括肌肉酸痛、疲乏、注意力不集中、反应迟缓等症状。
在长时间的工作或运动中，人体会逐渐消耗能量和耗竭物质，使身体系统出现调节不足和紊乱，从而导致疲劳的产生。
疲劳强度可以从多个方面进行评估和衡量。
一种常见的方法是通过测量人体在特定任务或活动后的表现和恢复情况。
例如，在体力劳动中，可以使用心率、肌肉疲劳、氧耗量等指标来评估疲劳强度。
而在认知活动中，可以通过注意力、反应速度、错误率等指标来评估疲劳程度。
除了客观指标，主观感受也是评估疲劳强度的重要依据之一。
人们通过记录自己的体验、感觉和主观感受来判断自己的疲劳程度。
例如，一些人可能会感到身体沉重、乏力、精神不振等，并自主降低活动或工作的强度，以减轻疲劳。
然而，主观感受可能因个体差异而有所不同，因此，它通常需要结合客观指标来进行综合评估。
疲劳强度的理解对于人体健康和工作效率都非常重要。
过高的疲劳强度会导致身体机能的丧失和错误的决策，严重时甚至可能引发事故。
因此，人们需要合理安排工作和休息时间，注意适当控制疲劳强度，以保持身体和心理的健康。
对于减轻疲劳强度，有一些方法和技巧可以采用。
首先是合理分配工作任务和活动强度，避免长时间或过量的工作或运动。
强度适中的工作和运动可以促进血液循环和新陈代谢，有助于减少疲劳的积累。
其次是适当控制环境因素，如温度、湿度和噪音等，避免对身体产生不良影响。
另外，良好的睡眠和饮食习惯也是减轻疲劳的重要因素，充足的睡眠和合理的饮食可以帮助人体迅速恢复和积累能量。
总之，疲劳强度是指人体在长时间工作或运动后的疲劳程度。
它可以通过客观指标和主观感受进行评估和衡量。
了解和控制疲劳强度对于保持身体健康和工作效率至关重要。
疲劳强度资料
疲劳强度
疲劳强度是指材料在受到交变应力作用下所能承受的最大应力水平，是材料抗
疲劳性能的一个重要指标。
在工程实践中，疲劳强度的评定对于保证结构的可靠性和安全性至关重要。
疲劳的危害
疲劳是一种特殊的损伤形式，其分裂起点往往位于材料的内部缺陷或表面微小
裂纹的周围。
当材料受到交变应力作用时，这些缺陷和裂纹会逐渐扩展，导致材料的逐渐衰减和最终破坏。
这种疲劳损伤通常是隐蔽的、逐渐的，却又具有极其危险的特点。
影响疲劳强度的因素
疲劳强度受多种因素影响，其中最主要的包括材料的性能、应力水平、循环次数、环境条件等。
不同材料的疲劳强度差异很大，通常需要通过实验和试验来确定具体数值。
另外，应力水平和循环次数也是影响疲劳强度的重要因素，较高的应力水平和更多的循环次数会显著降低材料的疲劳寿命。
提高疲劳强度的方法
为了提高材料的疲劳强度，可以采取一系列措施。
首先是改善材料的内在质量，减少表面缺陷和微裂纹的存在，以增加材料的抗疲劳性能。
其次是通过热处理、表面强化等工艺手段来改善材料的性能，提高疲劳强度。
此外，设计合理的结构和避免应力集中也是提高疲劳强度的有效途径。
结语
疲劳强度作为材料性能的重要指标之一，对于保证结构的安全性具有重要意义。
正确评定疲劳强度，合理设计结构，提高材料性能，可以有效延长材料的使用寿命，保证结构的可靠性和安全性。
疲劳强度的计算范文
疲劳强度的计算范文疲劳强度是指人体在长时间及高强度工作后所产生的疲劳程度大小。
疲劳强度的计算可以通过多种方法，下面将详细介绍其中的几种常见的计算方法。
1.负荷强度法负荷强度法是通过计算工作的负荷强度来评估疲劳强度。
工作负荷强度可以通过计算工作量与工作时间的比值来获得。
例如，一个工人在8小时工作时间内完成了10个任务，那么他的工作负荷强度为10/8=1.25、负荷强度越高，表示工作负荷越大，疲劳强度也越高。
2.心率变异性法心率变异性法是通过检测心率变化来评估疲劳强度。
正常情况下，心率的变异性较大，而在疲劳状态下，心率的变异性较小。
可以使用心率变异性分析仪来检测心率变化，并根据分析结果来评估疲劳强度。
3.功率频谱法功率频谱法是通过分析工作时人体肌肉的电信号来评估疲劳强度。
该方法可以通过肌电图仪或其他相关设备来记录肌肉的电信号，并通过分析电信号的频率和幅度来评估疲劳强度。
在疲劳状态下，肌肉电信号的频率会降低，幅度会增加。
4.主观评估法需要注意的是，以上所述的计算方法都有一定的局限性。
负荷强度法和主观评估法可能受到个体主观感受的影响，结果不够客观。
心率变异性法和功率频谱法需要使用专业设备，对于一般人群来说可能不太方便。
因此，在实际应用中，可以根据实际情况结合多种方法进行评估，以获得更准确的疲劳强度结果。
除了以上的计算方法，还有许多其他的疲劳强度计算方法，例如氧气摄取率法、二氧化碳产生率法等。
这些方法通常需要使用专业的设备和技术，适用于科研实验或专业机构使用。
在实际工作中，可以根据具体情况选择合适的疲劳强度计算方法，并结合工作环境、工作负荷、个体身体状况等因素进行综合评估。
疲劳强度单位
疲劳强度单位疲劳强度是用来描述人体在长时间或高强度工作后所产生的疲劳程度的一个指标。
它是评估人体疲劳程度的重要参数，对于工作安排和健康管理具有重要意义。
疲劳强度单位可以用来衡量人体在工作中所承受的负荷大小，进而评估工作对人体的影响程度。
疲劳强度单位通常是根据人体在工作过程中所消耗的能量和耗损的物质来进行评估的。
疲劳强度单位的计算需要考虑到多个因素，包括工作强度、工作时间、工作环境、个体差异等。
在工作过程中，人体需要消耗能量来完成各种工作任务，而这些能量的消耗将影响到人体的疲劳程度。
因此，疲劳强度单位的计算可以通过测量工作过程中人体所消耗的能量来进行。
疲劳强度单位的计算可以采用不同的方法。
一种常用的方法是通过测量人体在工作过程中的心率来评估疲劳程度。
心率是人体在不同强度的工作下所表现出来的生理反应之一，通过测量心率的变化可以判断人体在工作过程中的疲劳程度。
另一种常用的方法是通过测量人体在工作过程中的血乳酸浓度来评估疲劳程度。
血乳酸是人体在高强度工作下所产生的一种代谢产物，通过测量血乳酸的浓度可以判断人体在工作过程中的疲劳程度。
疲劳强度单位的计算不仅可以用于评估工作对人体的影响程度，还可以用于制定合理的工作安排和健康管理措施。
通过评估疲劳强度单位，可以确定工作的合理强度和时间，避免过度劳累和疲劳积累，保护工作者的身体健康。
此外，疲劳强度单位的计算还可以用于评估不同工作环境下的疲劳程度，为改善工作环境提供科学依据。
疲劳强度单位的计算是一个复杂而综合的过程，需要考虑多个因素的影响。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的计算方法和指标，以达到准确评估疲劳程度的目的。
此外，还需要注意，疲劳强度单位的计算只是一种评估工作对人体的影响程度的手段，不能完全代表个体的感受和反应。
因此，在进行工作安排和健康管理时，还应考虑到个体差异和主观感受，以确保工作的安全和健康。
疲劳强度单位是评估人体疲劳程度的重要指标，对于工作安排和健康管理具有重要意义。
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疲劳破坏
二、主要内容
一、载荷与应力的概念 （一）载荷
1. 分类：①静载荷:载荷不随时间变化、②变载荷：大小随时间的变化，方向不变。
③名义载荷：根据理论公式计算得到的、④计算载荷：名义载荷与载荷系数的积。
为载荷系数）k kF F ca (=。
图1 静载荷和变载荷
（二）应力
1. 分类：静应力和变应力
变应力
2. 典型应力类型
（a ）静应力r=1 （b ）脉动循环应力r=0 (c)对称循环应力r=-1
图2 典型应力类型
（三）应力特征值（五个）
1. 最大应力：max σ
稳定（周期性）
对称应力
非对称应力 脉动循环应力 不关于t 轴对称的周期性应力 非稳定
规律性非稳定性应力 随机应变性应力
2. 最小应力：min σ
3. 平均应力：2/)(max min σσσ+=m
4. 应力幅：2/)(min max σσσ-=m
5. 循环特性系数 (应力比)：max min /σσ=r
静应力r=1 脉动循环应力r=0 对称循环应力r=-1
图3 非对称循环变应力11≤≤-r
二、静应力下的零件的强度计算 （一）强度准则
1. s lin ca /][σσσ=≤
2. s lin ca /][τττ=≤
ca σ、ca τ为危险剖面上的计算应力
（二）塑性材料 s σσ=lim （三）脆性材料 B σσ=lim （四）单向应力状态：max σσ=ca
（五）复杂应力状态：按一、三、四强度理论计算 三、零件的疲劳强度计算 （一）疲劳
1.交变应力：随时间周期性变化的应力称为交变应力。
2. 金属材料在交变应力作用下的破坏具有以下特点：
1）抵抗断裂的极限应力低，材料破坏时的应力要比材料强度极限低很多， 甚至低于屈服极限
2）破坏有一个过程，构件需经过若干次应力循环后才突然断裂。
3）材料的破坏呈脆性断裂，即使是塑性材料，断裂时也无明显塑性变形，并且断口表面一般都存在两个不同的区域：光滑区和粗糙区
3.疲劳破坏：在交变应力作用下，虽然应力值低于屈服极限，但长期反复之后，
构件也会突然断裂。
材料这种现象习惯上称为疲劳破坏
4. 疲劳破坏机理及过程：三阶段：裂纹→扩展→断裂（破坏）
机理：交变应力的反复作用 产生微观疲劳裂纹 裂纹扩展（时而扩展，时而停止）承载面积减少 最后断裂。
疲劳断裂的断口特征
疲劳断裂的过程：疲劳断裂的过程包含三个过程：1）疲劳裂纹的形成。
2）裂纹的扩展
3）断裂。
疲劳裂纹的形成：1）疲劳微裂纹可能始于零件表面，也可能始于零件材料内部。
2）表面裂纹是由于应力最大。
在截面突变、有切槽的地方、加工缺
陷处等有较大应力集中。
3）零件材料内部：冶金缺陷、晶体滑移产生裂纹、相界面处产生裂 纹、晶界处产生裂纹
疲劳裂纹的扩展：第一阶段：切向扩展阶段。
沿最大切应力（与正应力成45o 角）的方
向金属内部扩展，深度较浅（0.1mm ），扩展速度很小。
第二阶段：裂纹改变方向，沿与正应力垂直方向扩展。
正应力对裂纹 的扩展起重要作用，使裂纹扩展的深度和速率远远超过第 一阶段。
第三阶段：断面呈贝纹状。
疲劳断裂：最后断裂区的面积与所受载荷有关，面积大，说明过载越重。
当其面积小于 断口面积的一半时，说明零件无过载或过载很小。
2. 疲劳破坏特点： ● s σσ<，甚至s σσ<<； ● 变应力，多次反复作用； ● 破坏时，无明显塑性变形； ● 影响因素较多。
● 突发性：断裂前无明显的塑变； ● 疲劳断裂前零件一般经较长时间的使用；
● 工作应力小于材料的强度极限，甚至小于屈服强度；
● 零件的几何形状、尺寸、表面质量和表面受力状态直接影响零件的 疲劳断裂；
● 断口形貌特殊：分三个区（每个区对应一个过程）。
● 1）疲劳源。
● 2）裂纹扩展区：贝纹状，是裂纹扩展留下的痕迹。
● 以上两部分由于受长时间的研磨，呈磨光状态。
● 3）最后断裂区：晶粒粗大。
● （二）疲劳曲线
疲劳极限：当循环系数r 一定时，应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏 时的最大应力。
疲劳曲线：对一个试件在循环系数r 一定的条件下材料的最大应力max σ （疲劳极限）与应力循环次数N 的关系。
图4 疲劳分类及特征区域
1. 低周疲劳—AB 、BC 段
2. 高周疲劳—CD 、D 点以后
3. 有限寿命 — CD 段（经历有限次循环就发生了疲劳破坏）
4. 无限寿命 — D 点后（经历无限次循环都不发生疲劳破坏）
CD 段曲线方程：
为常数）
（时，当c c N N N m
rN =∙<σ0
D 点以后曲线方程：
为常数）
（时，当c N N r rN σσ=>0
综合上述可得
）为材料常数（试验获得为寿命系数，为常数）（m k N
N k k N
N c c N N N m
N N r m
r m rN m r m rN ,10
0>==∙==∙=∙σσσσσ
三、等寿命疲劳曲线( 极限应力线图)
1、材料的等寿命疲劳曲线( 极限应力线图):在疲劳寿命N 一定时，应力幅与平均应力的关系。
② 曲线上的点的横、纵坐标之和为疲劳极限应力。
平面内的点的横、纵坐标之和为某材料或零件实际最大应力。
③某材料或零件的实际最大应力点在曲线与横、纵数轴围的区域内为安全。
④曲线上的点与原点的连线的斜率为应力循环特性。
性质：①
12tan σσσψγσ-=
=- σψ为试件材料特性又称为等效系数
②AG 直线方程：m a σψσσσ+=-1 此阶段为疲劳作用 ③GC 为塑性作用阶段
折线s G B A σ'''为零件的等寿命疲劳曲线
G A ''直线方程：m e e ae e σψσσσ+=-1 （σσσψψk e =）
四、单向稳定应力时的疲劳强度计算 1、单向应力：一维应力（仅有σ或τ作用）
2、疲劳强度计算过程：①
m a σσσσ、、、min max
②根据不同的加载规律，在疲劳极限应力线图找到其 疲劳极限点
平均应力为常数——点M 为实际最大应力，过此点作横轴的垂线与AG 或GC 直线交于N ，则N 为此应力循环特性的疲劳极限应力。
（如图）若M 落在AG 上为疲劳作用，若落在GC 上为屈服作用。
m
2
s
m
2
s
五、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算
规律性变应力——疲劳损伤积累假说计算
①
不稳定变应力
②疲劳损伤累计线性假说（迈内尔定理）：
1、当
r
σ
σ>时，每次循环对材料都有损伤，每次损伤率为
N
1。
2、该损伤是可以累积总损伤率为:∑
=
=
+
+
+
z
i i
i
z
z
N
n
N
n
N
n
N
n
1
2
2
1
1
3、当疲劳破坏时，损伤率为100%，即迈内尔定理：1
1
=
∑
=
z
i i
i
N
n
，其中
,
)
(
,
)
(
,
)
(
2
2
1
1
m
i
r
i
m
r
m
r N
N
N
N
N
N
σ
σ
σ
σ
σ
σ
=
=
=则1
1=
∑
=
m
r
z
i
m
i
i
N
n
σ
σ
4、当零件未破坏时，则1
1<
∑
=
m
r
z
i
m
i
i
N
n
σ
σ
四、零件的接触疲劳强度
（一）接触类型
（a）线接触（b）点接触
图7 接触类型
非规律性变应力——统计疲劳强度方法处理
（二）应力分布
图8 应力分布
赫兹公式：
∑
=βσB F Z E
H ,E Z :弹性影响系数，F 为载荷，B 为接触线长度，
∑
β
为曲率半径。