疲劳强度设计
第一章 疲劳强度设计
则曲线上E点的纵横坐 标之和等于材料在E点循 环特征为r时的疲劳极限σr
r rm ra
E( rm , ra ) (1.1 4)
四、极限应力图 2.σm—σa极限应力图
等寿命曲线的解析：
从原点Ｏ作射线ＯＥ，其
与横坐标的夹角为α，则有
E( rm , r
两种图形： 1. σm—σmax(σmin)极限应力图（Smith图）图1.1-6 横坐标—平均应力σm 纵坐标—最大应力或最小应力
不同循环特性在曲线上的 极限应力点：
四、极限应力图/smith图
不同循环特性在曲线上的极限应力点：
A 对称循环 r=-1
m 0 , a max min
m rN
N
C
典型的碳素钢的疲劳曲线 当N≥N0后，曲线趋于水平，疲劳极限不随N的
增 加而降低， N0为基本应力循环次数。
三、σ-N（S-N）曲线和材料的疲劳极限
3.有限寿命疲劳极限和疲劳设计 疲劳设计分为无限寿命疲劳设计和有限寿命疲劳设
计 无限寿命疲劳设计—要求零件在无限长的使用期内 （ N≥N0 ）不发生疲劳破坏，以材料的无限寿命疲劳 极限σr作为极限应力进行强度计算。
r min , 1 r 1 max
应力不对称程度
表1.1-2 几种典型的变应力
序号 循环名称 循环特征
1
静应力
r=+1
2 对称循环
r=-1
3 脉动循环
r=0
4 非对称循环 -1＜r＜+1
应力特点
σmax=σmin=σm , σa=0 σmax=-σmin=σa , σm=0 σm=σa=σmax /2 , σmin=0 σmax=σm+σa , σmin=σm-σa
① 按齿面接触的疲劳强度设计
① 按齿面接触的疲劳强度设计齿轮是一种常见的传动装置，不仅广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机等工业领域，也被用于农业机械和家用电器等领域。
齿轮的设计需要综合考虑多种因素，其中疲劳强度是一项重要的考虑因素。
本文主要讨论按齿面接触的疲劳强度设计。
1. 齿轮疲劳破坏的原因齿轮在长时间使用过程中，可能会发生疲劳破坏，主要原因有以下三点。
1.1 循环载荷作用循环载荷是齿轮疲劳破坏的主要原因之一。
齿轮在运行过程中，由于受到循环载荷的作用，导致齿表表面和内部产生裂纹，最终导致齿轮疲劳破坏。
1.2 齿面接触疲劳齿轮在运行过程中，齿面之间不断摩擦接触，产生接触疲劳。
长时间的齿面摩擦作用会导致齿面磨损和裂纹，从而加速齿轮的疲劳破坏。
1.3 齿轮微小杂质齿轮制造过程中，可能会留下一些微小的杂质，这些杂质会影响齿轮的强度和寿命。
在齿轮运转过程中，这些杂质可能被挤入齿轮表面和内部，从而导致齿轮疲劳破坏。
2. 按齿面接触的疲劳强度指标2.1 等效应力法等效应力法基于最大主应力和平均应力在作用方向上的不同，通过等效应力来判断齿轮的疲劳寿命。
等效应力法是一种基于静态强度计算经验公式修正的方法，适用于齿轮低速、半精度、低载荷情况下的疲劳寿命预测。
等效应力法无法同时考虑多种载荷作用下的疲劳寿命，无法准确反映实际疲劳寿命。
2.2 AGMA方法AGMA方法是由美国齿轮制造商协会（AGMA）提出的一种疲劳分析方法。
通过综合考虑齿轮中各种载荷的作用，将其合成为一个等效载荷，然后根据这个等效载荷计算齿轮的疲劳寿命。
AGMA方法具有比等效应力法更高的精度和适用范围，适用于不同载荷作用下的齿轮疲劳分析。
3. 基于齿面接触的疲劳强度设计3.1 齿轮材料的选择齿轮材料的选择与齿轮的设计和使用相关联。
通常情况下，齿轮材料需要具有高强度、高韧性和高疲劳强度等特性。
传统的齿轮材料有合金钢、碳素钢和铸铁等，而现代材料则有硬质合金、陶瓷和高分子材料等。
同时需要考虑的是，齿轮材料的选择还应考虑到齿轮生产成本、机械加工性能和耐热性能等方面。
混凝土梁疲劳强度设计方法
混凝土梁疲劳强度设计方法混凝土梁是建筑、桥梁和其他工程结构中常用的组件，它们经常承受着反复的载荷，如车辆、人员、自然灾害等。
这些反复的载荷可能引起混凝土梁的疲劳损伤，从而严重影响结构的安全性和可靠性。
因此，混凝土梁的疲劳强度设计方法非常重要。
本文将介绍混凝土梁疲劳强度设计的方法。
一、混凝土梁疲劳强度设计的基本原理混凝土梁疲劳强度设计的基本原理是根据混凝土梁在反复载荷下的疲劳寿命和疲劳极限来确定其承载能力。
在设计中，应考虑以下几个方面：1.载荷特性：混凝土梁承受的载荷一般是反复载荷，包括交通载荷、风载荷、水流载荷等。
2.材料特性：混凝土梁的材料特性包括混凝土强度、钢筋强度、纤维增强材料等。
3.几何特性：混凝土梁的几何特性包括截面形状、长度等。
4.环境特性：混凝土梁的环境特性包括温度、湿度等。
5.疲劳寿命：混凝土梁在反复载荷下的疲劳寿命是设计中需要考虑的重要因素。
二、混凝土梁疲劳强度设计的步骤混凝土梁疲劳强度设计的步骤如下：1.确定载荷特征值首先，需要确定混凝土梁在使用中可能承受的反复载荷特征值。
其中，交通载荷是混凝土梁承受的主要载荷，其特征值可以通过现场测量和统计数据获得。
2.确定混凝土梁的疲劳寿命疲劳寿命是指混凝土梁在反复载荷下的使用寿命。
其计算方法可以采用线性累积损伤理论或者极限状态设计法。
在这里我们采用线性累积损伤理论来计算混凝土梁的疲劳寿命。
线性累积损伤理论是通过计算混凝土梁在不同载荷下的应力范围，然后根据应力范围与疲劳寿命之间的关系来计算混凝土梁的使用寿命。
其公式如下：Nf = K*(Δσ/σf)^(-1/b)其中，Nf为疲劳寿命，K、b为材料参数，Δσ为应力范围，σf为材料的疲劳极限。
3.计算混凝土梁的应力范围混凝土梁在反复载荷下的应力范围是指混凝土梁在反复载荷下的最大应力与最小应力之差。
其计算公式如下：Δσ = σmax - σmin其中，σmax为混凝土梁在反复载荷下的最大应力，σmin为混凝土梁在反复载荷下的最小应力。
机械零件的疲劳强度设计
累积循环次数
疲劳寿命
－－寿命损伤率
显然，在 的单独 作用下，
当 ， 寿命损伤率＝1 时，就会发生疲劳破坏。
受变幅循环应力时零件的疲劳强度
Minger法则：在规律性变幅循环应力中各应力的作用下，损伤是独 立进行的，并且可以线性地累积成总损伤。当各应力的寿命损伤率 之和等于1时，则会发生疲劳破坏。
即：
上式即为Miner法则的数学表达式，亦即疲劳损伤线性累积假说。
注：在计算时，对于小于 的应力，可不考虑。
二、疲劳强度设计
损伤等效
根据Miner法则，将规律性变幅循环应力 等效恒幅循环应力
（简称等效应力）
－－等效应力的大小 －－等效循环次数
受变幅循环应力时零件的疲劳强度
在计算中，上述三个系数都只计在应力幅上，故可将三个系数 组成一个综合影响系数：
零件的疲劳极限为：
用表面状态系数 、 计入表面质量的影响。
（ 、 的值见教材或有关手册 ）
屈服强度线
§2-4 受恒幅循环应力时零件的疲劳强度
疲劳强度设计的主要内容之一是计算危险剖面处的安全系数，以 判断零件的安全程度。安全条件是：S ≥ 。
概 述
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。
二、循环应力的类型
脆性断裂区
疲劳区
疲劳源
疲劳纹
循环应力可用smax 、 smin 、 sm 、 sa 、 这五个参数中的任意两个参 数表示。
概 述
规律性变幅循环应力
按最大应力计算的安全系数为：
≥
受恒幅循环应力时零件的疲劳强度
受恒幅循环应力时零件的疲劳强度
注：1）应力增长规律为 时，按应力幅计算的安全系数 等与按最大应力计算的安全系数。
机械设计中的疲劳强度分析
机械设计中的疲劳强度分析在机械设计领域，疲劳强度是一个至关重要的考量因素。
当机械零部件在循环载荷作用下工作时，即使所承受的应力远低于材料的屈服强度，经过一定的循环次数后，也可能会发生突然的断裂，这种现象被称为疲劳失效。
疲劳失效是机械零件和结构失效的主要形式之一，它往往会带来严重的后果，如设备损坏、生产停滞甚至人员伤亡。
因此，在机械设计过程中，对疲劳强度进行准确的分析和评估具有极其重要的意义。
要理解疲劳强度，首先需要了解疲劳破坏的特点。
与静态载荷下的破坏不同，疲劳破坏具有以下几个显著特征。
其一，疲劳破坏是在循环载荷作用下逐渐发展的，其破坏过程通常经历了裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂三个阶段。
在初始阶段，微观裂纹在材料表面或内部的缺陷处形成，随着循环次数的增加，裂纹逐渐扩展，直到达到临界尺寸时发生突然的断裂。
其二，疲劳破坏时，零件所承受的最大应力通常远低于材料的抗拉强度，甚至可能低于屈服强度。
这是因为疲劳破坏是由循环应力引起的累积损伤导致的，而不是一次性的过载。
其三，疲劳破坏对零件的表面状态和内部缺陷非常敏感。
零件表面的粗糙度、划痕、腐蚀等都会加速疲劳裂纹的萌生和扩展，而内部的夹杂物、气孔等缺陷也会降低材料的疲劳强度。
那么，如何对机械零件的疲劳强度进行分析呢？目前，常用的方法主要有两种：试验法和分析法。
试验法是通过对实际零件或试样进行疲劳试验来确定其疲劳强度。
这种方法直观可靠，但成本较高，且试验周期长。
在疲劳试验中，通常将试样或零件在特定的加载条件下进行循环加载，直到发生疲劳破坏。
通过记录加载次数和应力水平，可以得到零件的疲劳寿命曲线，即 SN 曲线。
SN 曲线反映了应力水平与疲劳寿命之间的关系，是评估零件疲劳强度的重要依据。
然而，由于试验条件的限制，试验法往往难以完全模拟零件在实际工作中的复杂载荷和环境条件。
分析法则是基于材料的力学性能和零件的几何形状、载荷条件等，通过理论计算或数值模拟来预测零件的疲劳强度。
疲劳强度设计
疲劳强度设计对承受循环应力的零件和构件，根据疲劳强度理论和疲劳试验数据，决定其合理的结构和尺寸的机械设计方法。
机械零件和构件对疲劳破坏的抗力，称为零件和构件的疲劳强度。
疲劳强度由零件的局部应力状态和该处的材料性能确定，所以疲劳强度设计是以零件最弱区为依据的。
通过改进零件的形状以降低峰值应力，或在最弱区的表面层采用强化工艺，就能显著地提高其疲劳强度。
在材料的疲劳现象未被认识之前，机械设计只考虑静强度，而不考虑应力变化对零件寿命的影响。
这样设计出来的机械产品经常在运行一段时期后，经过一定次数的应力变化循环而产生疲劳，致使突然发生脆性断裂，造成灾难性事故。
应用疲劳强度设计能保证机械在给定的寿命内安全运行。
疲劳强度设计方法有常规疲劳强度设计、损伤容限设计和疲劳强度可靠性设计。
简史19 世纪40 年代，随着铁路的发展，机车车轴的疲劳破坏成为非常严重的问题。
1867年，德国A.沃勒在巴黎博览会上展出了他用旋转弯曲试验获得车轴疲劳试验结果，把疲劳与应力联系起来，提出了疲劳极限的概念，为常规疲劳设计奠定了基础。
20 世纪40 年代以前的常规疲劳强度设计只考虑无限寿命设计。
第二次世界大战中及战后，通过对当时发生的许多疲劳破坏事故的调查分析，逐渐形成了现代的常规疲劳强度设计，它非但提高了无限寿命设计的计算精确度, 而且可以按给定的有限寿命来设计零件,有限寿命设计的理论基础是线性损伤积累理论。
早在1924年，德国A.帕姆格伦在估算滚动轴承寿命时，曾假定轴承材料受到的疲劳损伤的积累与轴承转动次数（等于载荷的循环次数）成线性关系，即两者之间的关系可以用一次方程式来表示。
1945 年，美国M.A. 迈因纳根据更多的资料和数据,明确提出了线性损伤积累理论，也称帕姆格伦-迈因纳定理。
随着断裂力学的发展，美国 A.K. 黑德于1953 年提出了疲劳裂纹扩展的理论。
1957年，美国P.C.帕里斯提出了疲劳裂纹扩展速率的半经验公式。
机械设计-疲劳强度
前边提到的各疲劳极限 ，实际上是材料的力学性能指标，是用 §2-3影响 疲劳强度的 试件通过试验测出的。 因素 而实际中的各机械零件与标准试件，在形体，表面质量以及绝 对尺寸等方面往往是有差异的。因此实际机械零件的疲劳强度与用 试件测出的必然有所不同。
影响零件疲劳强度的主要因素有以下三个： 一、应力集中的影响
第二章 机械零件的疲劳强度设计
§2-1 概 述
§2-2 疲劳曲线和极限应力图 §2-3 影响零件疲劳强度的主要因素
§2-4 受稳定循环应力时零件的疲劳强度
§2-5 受规律性不稳定循环应力时零件的疲劳强度
§2-1
一、疲劳破坏
概
述
脆性断裂区
§2-1 概 述
机械零件在变应力作用下，应力的每次 作用对零件造成的损伤累积到一定程度时， 首先在零件的表面或内部将出现（萌生）裂
疲劳强度线
§2-4 受稳定循环应力时
a
A
1
K D 2 K D
A0, 1
B(
0 0
2 ,
D
2
)
注：由于DG段
属于静强度，而 静强度不受
B
屈服强度线
D
0
KD
的影响，故不需修正。
o
G s ,0
0
2
m
受稳定循环应力时零件的疲劳强度
疲劳强度线 AD 的方程为：
机械零件上的应力集中会加快疲劳裂纹的形成和扩展。从而导致零件 的疲劳强度下降。
响 。（ K
用疲劳缺口系数 K σ 、 K τ （也称应力集中系数）计入应力集中的影
σ
、 K τ 的值见教材或有关手册）
影响零件疲劳强度的主要因素
影响疲劳强 注：当同一剖面上同时有几个应力集中源时，应采用其中最大的疲劳缺 度的主要因 口系数进行计算。 素2 二、尺寸的影响 零件的尺寸越大，在各种冷、热加工中出现缺陷，产生微观裂纹等疲 劳源的可能性（机会）增大。从而使零件的疲劳强度降低。 用尺寸系数 εσ 、ε τ ，计入尺寸的影响。 （ εσ 、ε τ 见教材或有关手册 ） 三、表面质量的影响 表面质量：是指表面粗糙度及其表面强化的工艺效果。表面越光滑， 疲劳强度可以提高。强化工艺（渗碳、表面淬火、表面滚压、喷丸等）可 显著提高零件的疲劳强度。
船舶结构设计中的疲劳强度分析
船舶结构设计中的疲劳强度分析一、引言随着人民生活水平的不断提高，海洋运输成为国际贸易中不可或缺的一部分，船舶结构的安全性和可靠性越来越受到重视。
而疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用。
二、疲劳强度分析概述疲劳强度是指物体在交替应力作用下产生损伤的能力，通常用承受交替应力循环以致导致断裂所需的循环次数来表示。
而疲劳强度分析是通过计算某一结构在规定的载荷条件下的循环次数，确定该结构的疲劳寿命和疲劳强度，从而保证船舶结构的安全性和可靠性。
三、疲劳强度分析技术1. 疲劳载荷谱分析疲劳载荷谱分析是指对船舶在实际使用中所受到的载荷进行统计和分析，确定疲劳载荷谱。
通过对载荷谱分析，可以获得船舶在实际使用时所受到的疲劳载荷谱，为疲劳强度分析提供了重要的基础数据。
2. 有限元疲劳强度分析有限元疲劳强度分析是指采用有限元方法对船舶结构模型进行建模和分析，计算其在实际载荷条件下的疲劳强度。
该方法可以模拟船舶结构的实际使用情况，准确地计算疲劳强度，为船舶结构的设计提供科学依据。
3. 应力集中系数法疲劳强度分析应力集中系数法疲劳强度分析是指通过计算结构中应力集中系数，来评估结构在疲劳载荷下的疲劳性能。
该方法简单易行，适用于设计初期的疲劳强度评估。
4. 频域方法疲劳强度分析频域方法疲劳强度分析是指通过对结构的振动信号进行频域分析，计算出其疲劳强度。
该方法能够准确地计算某一结构的疲劳寿命和疲劳强度，但需要大量的数据处理，复杂度较高。
四、结构材料的疲劳特性船舶结构材料的疲劳特性是指材料在交替应力作用下的损伤特性。
不同种类的结构材料具有不同的疲劳特性。
一般来说，疲劳寿命越长的材料可以承受更多的循环次数，对于船舶结构的设计来说，需要选择具有较长疲劳寿命的材料，以确保结构的安全性和可靠性。
五、结论疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用，可以评估船舶在疲劳载荷下的性能，为船舶结构的安全性和可靠性提供保障。
在选择结构材料时，需要考虑其疲劳特性，选择具有较长疲劳寿命的材料。
涡轮机械疲劳强度分析与优化设计
涡轮机械疲劳强度分析与优化设计引言：涡轮机械在现代工业中扮演着重要的角色，广泛应用于航空、航海、电力等领域。
然而，由于涡轮机械长期运行在高温、高速、高压等恶劣条件下，机械疲劳问题逐渐凸显。
因此，研究涡轮机械的疲劳强度分析与优化设计具有重要意义。
一、涡轮机械疲劳强度分析1.1 材料疲劳性能分析涡轮机械常使用的材料如钛合金、高温合金等，其疲劳性能直接影响机械的寿命和安全性。
通过疲劳试验，可以获得材料的应力-寿命曲线，进而分析材料的疲劳强度。
1.2 应力分析涡轮机械在工作过程中受到的应力是引起机械疲劳的主要因素之一。
通过有限元分析等手段，可以模拟涡轮机械在运行状态下的应力分布，并计算应力集中区域的应力水平，为疲劳分析提供依据。
1.3 疲劳裂纹扩展分析涡轮机械的长期运行会导致表面的微裂纹逐渐扩展，进而引发机械的疲劳断裂。
通过裂纹扩展分析，可以预测机械寿命以及维修周期，提前采取相应的维护措施。
二、涡轮机械疲劳强度优化设计2.1 结构优化设计在涡轮机械的设计阶段，可以通过结构优化手段改善机械的疲劳强度。
例如，通过增加材料的厚度、优化零件的几何形状等，减少应力集中问题，提高机械的抗疲劳能力。
2.2 材料选择优化材料的选择直接影响涡轮机械的疲劳性能。
在设计阶段，可以对不同材料进行疲劳性能对比分析，选取合适的材料以提高机械的疲劳强度。
2.3 加工工艺优化加工工艺的优化对于提高涡轮机械的疲劳强度同样重要。
例如，采用先进的焊接技术、精确的加工设备等，可以减少缺陷出现的概率，提高机械的耐久性。
三、实例分析在某航空发动机的涡轮叶片上，经常出现断裂的问题，导致机械的寿命较短。
通过对该涡轮叶片的疲劳强度分析发现，其受到了较大的应力集中。
针对该问题，设计团队优化了叶片的几何结构，并采用了新的高温合金材料。
通过再次疲劳测试发现，改进后的涡轮叶片的寿命明显提高，成功解决了断裂问题。
结论：涡轮机械疲劳强度分析与优化设计对于提高机械的寿命和安全性至关重要。
钢结构设计中的疲劳强度考虑与分析
钢结构设计中的疲劳强度考虑与分析随着现代建筑工程的发展，钢结构设计在大型建筑项目中扮演着重要的角色。
然而，在钢结构设计中，疲劳强度的考虑与分析却常常被忽略。
本文将探讨钢结构设计中的疲劳强度问题，并提供一些解决方案。
钢结构由于其高强度、轻巧和可塑性等优点而广泛应用于建筑工程中。
然而，由于其材料特性，钢结构容易受到疲劳损伤的影响。
疲劳强度是指在重复加载下材料或结构所能承受的最大应力。
如果在设计过程中未充分考虑疲劳强度，钢结构可能会因长期的重复加载而导致疲劳断裂，给工程项目带来巨大的安全隐患。
钢结构的疲劳强度问题主要包括两个方面：疲劳强度分析和疲劳寿命预测。
疲劳强度分析是通过对结构进行计算和模拟，确定其在重复荷载下的疲劳强度。
疲劳寿命预测则是根据疲劳强度分析的结果，估计结构在使用寿命内能够安全承受的荷载次数或年限。
在进行疲劳强度分析时，需要考虑材料的疲劳性能和结构的受力情况。
钢材的疲劳性能可以通过实验来确定，例如进行疲劳试验，得到应力幅-寿命曲线和疲劳极限等参数。
而结构的受力情况则需要通过有限元分析或使用计算公式等方法进行计算和模拟。
在进行疲劳强度分析时，还需要考虑荷载频率、应力集中情况和环境温度等因素的影响。
疲劳寿命预测是根据疲劳强度分析的结果来估计结构的使用寿命。
根据结构材料的疲劳性能和应力情况，可以使用各种方法来进行疲劳寿命预测，如线性累积损伤法、计数法和安全系数法等。
其中，线性累积损伤法是最常见的方法，通过考虑结构在每个荷载循环下的应力幅与疲劳极限之间的关系，计算结构的寿命。
为了提高钢结构设计中的疲劳强度，可以采取一些预防措施。
首先，需要充分考虑结构的工作环境和受力情况，避免应力集中和过载等情况。
其次，可以采用疲劳寿命优化设计，通过改变结构的几何形状和材料厚度等参数，提高结构的疲劳寿命。
此外，还可以使用疲劳增强技术，如表面处理、焊接缺陷处理和应力容限设计等，提高结构的疲劳强度。
总之，钢结构设计中的疲劳强度考虑与分析是保证工程项目安全有效的重要一环。
机械设计之机械零件的疲劳强度
机械设计之机械零件的疲劳强度引言在机械设计中，疲劳强度是评估机械零件是否能够在长时间使用过程中承受载荷和弯曲等作用力的重要指标之一。
疲劳强度不仅关乎机械零件的寿命和可靠性，还直接影响到机械装置的安全性能。
本文将介绍机械零件的疲劳强度分析方法，包括疲劳寿命预测、疲劳极限分析、疲劳强度评估等内容。
疲劳寿命预测疲劳寿命是机械零件在特定载荷下能够承受的循环次数。
疲劳寿命预测的目的是为了确定机械零件在特定工作条件下的可靠性。
常用的疲劳寿命预测方法有下面几种：1. 基于SN曲线的方法SN曲线（Stress Number Curve）揭示了应力与循环次数之间的关系。
通过测试材料在不同应力水平下的循环寿命，并绘制SN曲线图，可以预测不同应力水平下的寿命。
这种方法适用于不同材料在常温下的疲劳寿命预测。
2. 基于应力途径的方法应力途径是指机械零件在循环载荷下的相对应力历程和持续时间。
通过测量机械零件在不同应力途径下的寿命，并绘制应力途径图，可以预测不同应力途径下的寿命。
这种方法适用于复杂加载情况下的疲劳寿命预测。
3. 基于损伤积分的方法损伤积分是指在单位时间内损伤累积的指标。
通过测量机械零件在不同加载条件下的损伤积分，并与材料的损伤裕度相比较，可以预测机械零件的寿命。
这种方法适用于快速变化的加载情况下的疲劳寿命预测。
疲劳极限分析疲劳极限是指机械零件在循环载荷下的最大承载能力。
疲劳极限分析的目的是为了确定机械零件能够承受的最大载荷和疲劳寿命。
常用的疲劳极限分析方法有如下几种：1. 基于拉伸试验的方法拉伸试验是测量材料在拉伸载荷下的应变和应力变化的试验。
通过拉伸试验和应力-应变曲线，可以确定材料的疲劳极限。
这种方法适用于静态或低周疲劳加载条件下的疲劳极限分析。
冲击试验是测量材料在动态或高速加载条件下的力学性能的试验。
通过冲击试验和载荷-位移曲线，可以确定材料的疲劳极限。
这种方法适用于动态或高速加载条件下的疲劳极限分析。
机械零件的疲劳强度设计
数值模拟
使用计算机模型模拟零件受 循环载荷后的疲劳行为。
统计分析
通过分析样本数据，推导疲 劳寿命的概率分布。
疲劳试验与数据分析
1
试验设计
制定疲劳试验方案，包括加载方式、载荷幅值和试验样本数。
2
试验执行
进行疲劳试验，记录试验数据，如载荷响应和失效时间。
3
数据分析
对试验数据进行统计分析，得出寿命曲线和可靠性评估。
疲劳强度设计是确保机械零件可靠性和安 全性的关键步骤。
疲劳强度设计的工度钢。
几何设计
优化零件几何形状，减少应力集中和裂纹生成的可能性。
加工和热处理
精确控制加工过程和热处理参数，提高零件的疲劳强度和寿命。
案例分析及总结
案例1 案例2 总结
通过疲劳强度设计，延长了某机械组件的 使用寿命。
疲劳断裂导致一架飞机的事故，强调了疲 劳强度设计的重要性。
机械零件的疲劳强度设计
欢迎来到本次精彩的演讲！我们将探讨机械零件的疲劳强度设计，包括定义、 重要性、原因及机理、寿命评估方法、试验与数据分析、工程实践和案例分 析。
机械零件疲劳强度的定义
1 什么是疲劳强度？
疲劳强度是指机械零件在循环加载下能够承受的最大应力水平。
2 为什么疲劳强度重要？
了解疲劳强度有助于预测零件的寿命和避免意外损坏。
3 如何计算疲劳强度？
疲劳强度可以通过诸如疲劳极限、材料强度、载荷频率等参数的计算得出。
疲劳断裂的原因及机理
原因
• 不适当的设计 • 材料缺陷 • 过载或振动
机理
• 疲劳裂纹的生成和扩展 • 应力集中导致断裂 • 裂纹逐渐扩展导致零件失效
疲劳寿命评估方法
试验法
通过对零件进行疲劳试验来 评估其寿命。
混凝土结构疲劳性能设计规范
混凝土结构疲劳性能设计规范一、前言疲劳是混凝土结构设计中的一个重要问题，它是由于交替荷载作用下的应力循环引起的结构破坏。
本文将从疲劳强度、疲劳裂缝控制、疲劳寿命等方面进行混凝土结构疲劳性能设计的规范。
二、疲劳强度设计在混凝土结构疲劳性能设计中，疲劳强度是一个重要的参数。
在疲劳荷载作用下，混凝土的疲劳强度会降低，因此需要对其进行考虑。
通常情况下，混凝土的疲劳强度可以通过试验获得，但由于试验方法的复杂性，一般采用经验公式计算。
根据经验公式，混凝土疲劳强度可以表示为以下公式：f'f = k1k2k3f'c其中，f'f为混凝土的疲劳强度，k1、k2、k3为经验系数，f'c为混凝土的抗压强度。
三、疲劳裂缝控制疲劳裂缝是混凝土结构疲劳破坏的主要形式，因此疲劳裂缝的控制对于混凝土结构疲劳性能设计来说非常重要。
在混凝土结构设计中，通常采用以下方法来控制疲劳裂缝：1. 增加截面尺寸：通过增加截面尺寸来增加结构的刚度，减小结构的变形，从而减小疲劳裂缝的产生。
2. 加强钢筋的布置：通过增加钢筋的数量和布置，增加结构的刚度，从而减小结构的变形，减小疲劳裂缝的产生。
3. 增加混凝土的强度：通过增加混凝土的强度来增加结构的刚度，减小结构的变形，从而减小疲劳裂缝的产生。
4. 控制应力幅值：通过控制应力幅值，减小结构的变形，从而减小疲劳裂缝的产生。
四、疲劳寿命设计在混凝土结构疲劳性能设计中，疲劳寿命是一个重要的参数。
疲劳寿命是指结构在疲劳荷载作用下能够承受的循环次数，也可以表示为结构的使用年限。
疲劳寿命的计算需要考虑以下因素：1. 荷载的类型和大小：疲劳寿命的计算需要考虑荷载的类型和大小，不同类型和大小的荷载对结构的影响不同。
2. 结构的几何形状和尺寸：结构的几何形状和尺寸会影响结构的刚度和变形，从而影响结构的疲劳寿命。
3. 材料的性质：材料的性质包括混凝土的抗压强度、弹性模量、疲劳强度等，这些参数会影响结构的疲劳寿命。
齿轮传动系统设计中的疲劳强度分析
齿轮传动系统设计中的疲劳强度分析齿轮传动系统是机械运动控制系统中的重要组成部分，广泛应用于汽车、航空、船舶、军工等领域。
在设计齿轮传动系统时，疲劳强度分析是至关重要的一步，因为齿轮在长期使用过程中会承受不同程度的疲劳损伤，从而导致传动系统失效。
本文将从齿轮材料选用、载荷分析、疲劳寿命预估等多个方面探讨齿轮传动系统设计中的疲劳强度分析。
一、齿轮材料选用在齿轮传动系统设计中，首先要确定齿轮的材料。
尤其对于高负荷、高速传动的齿轮来说，材料的选用更显得至关重要。
传统齿轮材料包括低碳钢、中碳钢、铸铁等，但这些材料在高负载、高速传动的情况下容易产生疲劳裂纹，进而导致齿轮失效。
针对这一问题，现代齿轮传动系统常采用效应材料，如合金钢、超高强钢等。
这类材料不仅具有高拉伸强度和高硬度，而且还能够增加齿轮的韧性和耐久性，从而提高齿轮的疲劳强度。
此外，在选用材料时，也需要结合实际应用场景和经济成本综合考虑。
二、载荷分析在考虑齿轮的疲劳强度时，载荷分析是一个关键的环节。
不同的载荷会对齿轮的疲劳强度造成不同影响，因此需要根据具体应用情况设计不同的载荷条件。
一般而言，载荷分为静载荷和动载荷两种，其中静载荷是指传动系统在静止状态下的承载能力，而动载荷则是指传动系统在运动状态下受到的载荷。
在实际应用中，载荷往往是非常复杂的。
对于齿轮传动系统来说，载荷来源多种多样，如机器本身的振动、不同部件之间的相互作用、外部环境的影响等。
因此，需要对多种载荷进行分析，确保齿轮的设计满足最糟糕的载荷情况下的强度要求。
三、疲劳寿命预估齿轮的疲劳寿命是指在一定载荷条件下，齿轮出现第一个裂纹的时间。
疲劳寿命的长短直接影响齿轮传动系统的可靠性和安全性。
因此，在齿轮传动系统设计中，预估疲劳寿命非常重要。
常用的疲劳寿命预估方法包括双应力范围法、极限载荷法、等效应力法等。
这些方法分别通过不同的方式计算疲劳寿命，具有各自的优缺点。
其中，等效应力法是目前应用最广泛的方法，它将不同载荷情况下的应力转化为等效应力，进而推导出疲劳寿命。
第8章疲劳强度可靠性设计
可靠性相关概念
❖ 可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能 力。
❖ 维修性：在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法完 成维修的能力。
❖ 广义可靠性：可维修产品的可靠性。狭义可靠性+维修性 ❖ 故障和失效：产品不能完成其规定功能的状态。一般认为故障是可
修复的，失效则是不能修复的。 ❖ 可靠度：产品在规定条件下、规定时间内，完成规定功能的概率。
2. 不可靠度（失效概率，故障率，破坏概率）
➢ 定义：产品在规定条件下和规定时间内，不能完成规定功能的概率。一 般用字母“F”或失效概率函数F(t)表示。
➢ 不可靠度也是累计分布函数，表示在规定的使用条件和规定时间内，发 生故障的产品占全部工作产品的百分率，因此其取值范围是: 0<=F(t)<=1
机械强度与可靠性
西南交通大学电子讲义
第8章 疲劳强度可靠性设计
第8章疲劳强度可靠性设计
机械强度与可靠性——
第8章 疲劳强度可靠性设计
8.1 可靠性的基本概念
衡量产品质量的三个指标
❖ 性能指标:产品具有的技术指标, 代表产品的使用价值. ❖ 可靠性指标:保证产品质量的指标. ❖ 维修性指标:反映产品维修难易程度的指标.
➢ 研究的问题较多集中于针对电器产品； ➢ 确定可靠性工作的规范、大纲和标准； ➢ 组织学术交流等。
❖ 在上世纪60年代后期，美国约40％的大学设置了可靠性工程课程。 目前美国等发达国家的可靠性工作比较成熟，其标志性的成果是阿波 罗登月计划的成功。
第8章疲劳强度可靠性设计
机械强度与可靠性——
第8章 疲劳强度可靠性设计
机械强度与可靠性——
第8章 疲劳强度可靠性设计
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。
工学提高疲劳强度的结构设计准则-删减螺栓部分
游戏机活塞杆弯曲疲劳失效
图为大型游戏机——探空飞梭的座椅及其锁紧机构。
3s内座椅可以上升30~50m,然 后靠弹性绳索牵引及重力作用,上 下运动,逐渐衰减。
在椅上装有安全杠压在游戏者前 面。安全杠可以绕A轴转动,抬起 时游戏者可以进入或离开座椅,坐 定后放下安全杠。
游戏机活塞杆弯曲疲劳失效
在安全杠起落时其外端B处推动活塞 杆在液压缸中上下运动。用电磁阀 控制联系液压缸两端油路的开闭。
有效应力集中系数
受弯曲比受扭对应力集中更敏感。
当r=(D-d)/2时,不同D/d值时的弯曲有效应力集中 系数kσ及受扭应力集中系数kτ,见图a和图b。
不同的圆角过渡形式
上图列举了七种圆弧过渡形式。
不同的圆角过渡形式
当过渡部分的轴向长度不受限制时,可用如图a的直 线或大圆弧形式。 当过渡部分的长度l≥1.6d时,就不存在应力集中了。
ca
1.3Q
4
d12
[ ]
Q
F
QP
QP
F
QP
F
Kc
QP
F
Cb Cb Cm
合理配置螺栓连接刚度以提高其疲 劳强度(见机械设计)
在具有预紧力的螺栓连接中,如果工作载荷是脉动的, 则螺栓和被连接件(以下简称凸缘)所受的拉力和压力都 是非对称循环变化的。
螺栓与凸缘的刚度(实为二者的相对刚度)和连接的预 紧力与工作载荷的比值,决定了螺栓和凸缘所受载荷 的波动程度。
油路开通时,活塞在液压缸中可以上 下自由移动,安全杠可以自由开闭。
游戏者坐定,放下安全杠以后,关闭 油路,活塞不能移动,安全杠不能抬 起,可以保证游戏者的安全。
活塞杆若断裂则安全杠失去约束,会发生事故。
游戏机活塞杆弯曲疲劳失效
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疲劳强度设计对承受循环应力的零件和构件，根据疲劳强度理论和疲劳试验数据，决定其合理的结构和尺寸的机械设计方法。
机械零件和构件对疲劳破坏的抗力，称为零件和构件的疲劳强度。
疲劳强度由零件的局部应力状态和该处的材料性能确定，所以疲劳强度设计是以零件最弱区为依据的。
通过改进零件的形状以降低峰值应力，或在最弱区的表面层采用强化工艺，就能显著地提高其疲劳强度。
在材料的疲劳现象未被认识之前，机械设计只考虑静强度，而不考虑应力变化对零件寿命的影响。
这样设计出来的机械产品经常在运行一段时期后，经过一定次数的应力变化循环而产生疲劳，致使突然发生脆性断裂，造成灾难性事故。
应用疲劳强度设计能保证机械在给定的寿命内安全运行。
疲劳强度设计方法有常规疲劳强度设计、损伤容限设计和疲劳强度可靠性设计。
简史19世纪40年代，随着铁路的发展，机车车轴的疲劳破坏成为非常严重的问题。
1867年，德国A.沃勒在巴黎博览会上展出了他用旋转弯曲试验获得车轴疲劳试验结果，把疲劳与应力联系起来，提出了疲劳极限的概念，为常规疲劳设计奠定了基础。
20世纪40年代以前的常规疲劳强度设计只考虑无限寿命设计。
第二次世界大战中及战后，通过对当时发生的许多疲劳破坏事故的调查分析，逐渐形成了现代的常规疲劳强度设计，它非但提高了无限寿命设计的计算精确度,而且可以按给定的有限寿命来设计零件,有限寿命设计的理论基础是线性损伤积累理论。
早在1924年，德国 A.帕姆格伦在估算滚动轴承寿命时，曾假定轴承材料受到的疲劳损伤的积累与轴承转动次数（等于载荷的循环次数）成线性关系，即两者之间的关系可以用一次方程式来表示。
1945年，美国M.A.迈因纳根据更多的资料和数据,明确提出了线性损伤积累理论，也称帕姆格伦-迈因纳定理。
随着断裂力学的发展，美国A.K.黑德于1953年提出了疲劳裂纹扩展的理论。
1957年，美国P.C.帕里斯提出了疲劳裂纹扩展速率的半经验公式。
1967年，美国R.G.福尔曼等又对此提出考虑平均应力影响的修正公式。
这些工作使人们有可能计算带裂纹零件的剩余寿命，并加以具体应用，形成了损伤容限设计。
用概率统计方法处理疲劳试验数据，是20世纪20年代开始的。
60年代后期，可靠性设计从电子产品发展到机械产品，于是在航天、航空工业的先导下，开始了可靠性理论在疲劳强度设计中的应用。
1961年联邦德国H.诺伊贝尔提出的关于缺口件中名义应力-应变与局部应力-应变之间的关系，称为诺伊贝尔公式。
1968年加拿大R.M.韦策尔在诺伊贝尔公式的基础上，提出了估算零件裂纹形成寿命的方法，即局部应力-应变法，在疲劳强度设计中得到了应用和发展。
常规疲劳强度设计假设材料没有初始裂纹，经过一定的应力循环后，由于疲劳损伤的积累，才形成裂纹，裂纹在应力循环下继续扩展，直至发生全截面脆性断裂。
裂纹形成前的应力循环数，称为无裂纹寿命；裂纹形成后直到疲劳断裂的应力循环数，称为裂纹扩展寿命。
零件总寿命为两者之和。
根据零件所用材料的试样的疲劳试验结果，以最大应力为纵坐标、以达到疲劳破坏的循环数N为横坐标，画出一组试样在某一循环特征下的应力-寿命曲线(-N曲线)。
应力－寿命曲线和应变-寿命曲线统称为S-N 曲线（图1）。
曲线的斜线部分的一般表达式为：σmN=C，式中m和C为材料常数。
在应力和循环数的双对数坐标中，该方程式的图形是一条直线。
大多数结构钢，当值降低到一定限度时，不再发生疲劳破坏，即疲劳寿命是无限的，这时在图中出现了水平线段。
这个值，即转折点Μ的应力值，称为材料的疲劳极限，它比静强度低很多。
Μ点的循环数,称为循环基数,用符号N 0表示。
N 0将S-N 曲线分成两部分。
其右边的区域,N≥N 0为无限寿命区；左边的区域,N ＜N 0,为有限寿命区。
在S-N 曲线的倾斜部分，与给定的循环数相对应的应力为有限寿命疲劳极限,又称条件疲劳极限。
在有限寿命区内,当N 低于104～105时为低周疲劳区。
循环应力的特性用循环特征,即以最小应力与最大应力的比值r＝/表示。
不同方向的应力，用正负值区别，如拉应力为正值，压应力为负值。
当r=-1，即=-时,称为对称循环应力；当r=0，即=0时，称为脉动循环应力；当r＝+1，即＝时，应力静止不变，称为静应力；当+1>r>-1时，统称为不对称循环应力。
考虑到应力进入压应力区时,r变化范围扩大为+∝＞r＞- ∝。
对应于不同循环特征,有不同的S-N 曲线、疲劳极限和有限寿命的条件疲劳极限。
以m表示平均应力，a表示应力幅，则式中m 为循环应力的静力成分,而a为循环应力的动力成分。
对于静应力，a=0，m=；对称循环应力的m=0,a=；不对称循环应力的a和m都不等于零，即既有静力成分,又有动力成分。
以m为横坐标、a为纵坐标,可以画出在不同循环特征下的疲劳极限曲线。
因为曲线上各点的疲劳寿命相等，这些曲线也称等寿命曲线。
(图2)是某种材料的疲劳极限曲线。
A点为对称循环的疲劳极限(-1);B点为a接近于零时的疲劳极限，它等于材料的强度极限(+1＝b)；C 点为脉动循环的疲劳极限(0 )。
曲线上的其他点（如D点）表示其他循环特征的疲劳极限(r。
在工程上，常将这曲线简化为ACB折线；在试验数据缺乏时，甚至简化为AB直线。
这样简化，降低了设计计算的精确度，但偏于安全。
常规疲劳强度设计是以名义应力为基础的，可分为无限寿命设计和有限寿命设计。
无限寿命设计将工作应力限制在疲劳极限以下，即应用S-N 曲线的水平段进行设计，零件的疲劳寿命假设是无限的。
在疲劳试验中，除少数试样与实际零件相同外，一般使用小直径（5～10毫米）、规定表面粗糙度的光滑试样。
实际零件常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，其尺寸和表面状态与试样有差异，所以，设计时必须引入应力集中系数K、尺寸系数θ和表面系数β。
有应力集中时K＞1.0;零件尺寸大于试样尺寸时θ＜1.0;表面粗糙度高于规定值时β＜1.0。
用表面强化方法,如表面热处理和表面冷加工硬化等，可使β 增大到1.0以上。
一般认为，K、θ、β只作用于循环应力中的动力成分a,而对静力成分m 没有影响。
因此，设计时满足疲劳强度的条件为式中为材料对平均应力m 的折算系数。
常用钢材的值和常用的K、θ、β 等系数值可从工程手册中查到；n为所采用的安全系数，在疲劳强度设计中，当材料质量均匀优良、设计计算精确时一般取n=1.3～1.5,在材质和计算精确度较差和差时则分别取n=1.5～1.8和1.8～2.5。
有限寿命设计某些机械产品，例如飞机、汽车等，因为技术发展快、更新周期短，不需要很长的使用寿命；另一些产品，如鱼雷、导弹等，则是一次消耗性的。
对于这些产品，减轻重量是提高其性能水平的关键。
因此，即使整台产品需要较长寿命，也宁愿以定期更换的办法让其某些零件设计得寿命较短而重量较轻。
有限寿命设计为保证使用寿命的条件下，采用超过疲劳极限的工作应力，以减小零件截面，减轻重量。
设零件承受循环应力，当其最大和最小应力的数值固定不变时，有限寿命设计的方法与无限寿命设计相同，只是在强度判据中，以有限寿命的条件疲劳极限替代疲劳极限。
K、θ、β 等影响系数，也需使用相应寿命下的数值。
但是，大多数机械零件的循环应力，其最大和最小应力值是变化的，需要根据载荷谱（见载荷）用线性损伤积累理论进行寿命估算。
设在载荷谱中,有应力幅为1 、2、…i、…等各级应力，其循环数分别为n1、n2、…ni、…，从材料的S-N曲线,可以查到对应于各级应力的达到疲劳破坏的循环数N1、N2、…Ni、…。
根据疲劳损伤积累为线性关系的理论，比值ni/Ni为材料受到应力i的损伤率。
发生疲劳破坏，即损伤率达到100％的条件为这就是线性损伤积累理论（帕姆格伦-迈因纳定理）的表达式。
令N 为以循环数表示的疲劳寿命，则上式可改写为式中ni/N 为应力i的循环数在载荷谱的总循环数中所占的比例，是已知数。
线性损伤积累理论与实际情况并不完全符合，疲劳破坏时,并不恰等于1。
但由于该理论简单、比较接近实际，得到了广泛应用。
有限寿命设计需要先知道应力值。
设计时，一般按初算结果初步确定零件尺寸，然后分析承受载荷的情况，求得危险截面上的应力变化规律，并对这截面进行疲劳寿命计算，如危险截面不能完全肯定，则可计算几个截面，加以比较。
若计算结果不能满足寿命判据，或认为寿命的安全裕度不够，则可以采取改变危险截面的尺寸，或者采取降低应力集中系数、提高表面系数或改用疲劳强度高的材料等措施予以解决。
以上所述的疲劳强度设计，是以名义应力为基础的，称为名义应力法。
后来在有限寿命设计中，又发展了局部应力-应变法。
其基本出发点是,认为疲劳是一种局部现象，总是在应力集中的局部区域开始发生。
虽然这时有缺口的零件或构件的名义应力还在弹性范围内，但缺口处局部区域的应力往往已超过屈服极限，该局部区域内的材料已处于弹塑性状态，可以用光滑小试样模拟有缺口的零件或构件缺口处材料的疲劳性能。
根据局部区域的应力－应变循环特性估算裂纹形成阶段的零件寿命的方法,称为局部应力-应变法。
这种方法已成功地用来估算随机载荷下零部件的疲劳寿命，如汽车的传动轴和车架等。
损伤容限设计常规疲劳设计假定材料没有初始缺陷。
而实际零件中几乎都存在各种不同性质、形状和尺寸的裂纹、夹杂等缺陷。
损伤容限设计，以断裂力学为理论基础，以断裂韧性试验和无损检测技术为手段，对有初始裂纹的零件，估算其剩余寿命。
只要掌握裂纹扩展的规律，并采取裂纹监视和正确的断裂控制措施，剩余寿命是可以安全地加以利用的。
断裂控制包括精心选材、合理安排结构布局、控制工作应力、制订适当的检验和检修程序等。
在制造和运行中，都必须严格贯彻规定的检验和检修程序。
为了确保安全，还必须在结构上采取安全措施，以提高损伤容限设计的可靠程度。
并规定剩余寿命应大于两个检修周期，以保证在发生疲劳破坏之前，至少有两次机会可以发现裂纹已扩展到危险程度（图3）。
疲劳强度可靠性设计在规定的寿命内和规定的使用条件下，保证疲劳破坏不发生的概率在给定值（可靠度）以上的设计。
机械产品的可靠性设计是考虑机械及其零件的载荷和材料强度的随机性以及设计数据的分散性，用概率统计的方法进行，其中疲劳试验数据的分散性是它所考虑的一个重要方面。
新领域疲劳强度设计的新领域包括：由反复的塑性应变产生的低周疲劳；由反复加热和冷却引起热应力循环的热疲劳；应考虑蠕变影响的在高温下受循环应力的零件的高温疲劳；由腐蚀和疲劳联合作用所引起的腐蚀疲劳。
在这些领域中，已提出某些裂纹形成和扩展的模型，但要将这些模型实际应用于疲劳强度设计，还需做更多的工作。
参考书目徐灏:《疲劳强度设计》,机械工业出版社,北京,1981。
H.O.Fuchs，R.I.Stephens，Metal Fatigue in Engineering，John Wiley & Sons,New York，1980.。