第四讲 应力疲劳前节回顾基本 S-N 曲线，三个区域S-N 曲线的数学表达疲劳极限 Sf的近似估量 Sf = kSb等寿命疲劳Gerber 抛物线模型，Goodman 直线模型，Soderberg 直线模型等寿命疲劳曲线图影响疲劳性能的若干因素1．荷载形式材料的疲劳极限与荷载形式有如下关系 Sf（弯）> Sf（拉）> Sf（扭）拉伸与弯曲的比较，如最大拉应力相同拉伸：整个构件材料均处于最大拉应力状态弯曲：仅构件边缘附近材料处于最大拉应力状态拉伸时处于高应力区的材料体积远大于弯曲时的材料体积，即在高应力区内包含了更多的缺陷，引发裂纹萌生的可能性也大。扭转与拉压弯曲的应力状态不同。2．尺寸效应构件体积越大，处于高应力区的材料体积也大，包含的缺陷越多，因此大尺寸构件的疲劳寿命低于小尺寸构件。尺寸效应以修正因子 Csize表达为SmaxSmax Sf'=CsizeSf尺寸效应以修正因子可由设计手册查得。尺寸效应对长寿命疲劳影响显著，在高应力水平低寿命时，材料分散性相对减少，尺寸效应影响较小，如以上述因子修正整条 S-N 曲线则过于保守。3．表面光洁度的影响由于疲劳的局部性，如构件表面粗糙，将加剧局部应力的集中程度，裂纹萌生寿命缩短。类似于尺寸修正，表面光洁度的影响用表面光洁度系数进行修正。 一般，材料强度越高，表面光洁度的影响越大，应力水平越低，表面光洁度的影响越大。4．温度和环境的影响在海水、水蒸气等腐蚀环境下的疲劳称为腐蚀疲劳。腐蚀通常使材料表面氧化形成保护性氧化膜，在疲劳荷载作用下氧化膜局部开裂使材料再次被腐蚀而逐步形成腐蚀坑，造成局部应力集中，加快了裂纹的萌生，使构件的疲劳寿命缩短。腐蚀疲劳的一般趋势1）荷载循环频率影响显著一般材料的 S-N 曲线在 200Hz 以内对频率不敏感，在腐蚀环境中频率的降低则腐蚀作用有充分时间显示，使疲劳性能下降。2）在腐蚀介质（如海水）中，半浸入状态比完全浸入更不利。5．应力集中的影响实际构件存在的不同形式的缺口，如孔、圆角、槽等所引起的应力集中使疲劳性能下降。1）疲劳缺口系数缺口产生的应力集中程度用理论弹性应力集中系数描述。 Kt=最大局部弹性应力σ max名义应力S理论弹性应力集中系数一般由弹性理论分析、有限元法或实验方法得到。应力集中系数 Kt不同，S-N 曲线不同。材料不同，Kt对 S-N 曲线的影响也不同。缺口构件无缺口构件lgNlgS(a)(b)Kt对 S-N 曲线的影响；(a) LY12B-CZ 板材，R = 0.1；(b) LC9-CS 板材，R = 0.1由于理...
