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機械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過(guò)程中各點(diǎn)的應力隨時(shí)間作周期性的變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應力稱(chēng)為交變應力（也稱(chēng)循環(huán)應力）。在交變應力的作用下，雖然零件所承受的應力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現象稱(chēng)為金屬的疲勞。

 

疲勞強度是指金屬材料在無(wú)限多次交變載荷作用下而不破壞的Z大應力稱(chēng)為疲勞強度或疲勞極限。實(shí)際上，金屬材料并不可能作無(wú)限多次交變載荷試驗。一般試驗時(shí)規定，鋼在經(jīng)受10ˇ7次、非鐵（有色）金屬材料經(jīng)受10ˇ8次交變載荷作用時(shí)不產(chǎn)生斷裂時(shí)的Z大應力稱(chēng)為疲勞強度。當施加的交變應力是對稱(chēng)循環(huán)應力時(shí)，所得的疲勞強度用σ–1表示。

許多機械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過(guò)程中各點(diǎn)的應力隨時(shí)間作周期性的變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應力稱(chēng)為交變應力（也稱(chēng)循環(huán)應力）。在交變應力的作用下，雖然零件所承受的應力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現象稱(chēng)為金屬的疲勞。

疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一。據統計，在機械零件失效中大約有80%以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒(méi)有明顯的變形，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故，所以對于軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受交變載荷的零件要選擇疲勞強度較好的材料來(lái)制造。

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在常規疲勞強度設計中，有無(wú)限壽命設計（將工作應力限制在疲勞極限以下，即假設零件無(wú)初始裂紋，也不發(fā)生疲勞破壞，壽命是無(wú)限的）和有限壽命設計（采用超過(guò)疲勞極限的工作應力，以適應一些更新周期短或一次消耗性的產(chǎn)品達到零件重量輕的目的，也適用于寧愿以定期更換零件的辦法讓某些零件設計得壽命較短而重量較輕）。損傷容限設計是在材料實(shí)際上存在初始裂紋的條件下，以斷裂力學(xué)為理論基礎，以斷裂韌性試驗和無(wú)損檢驗技術(shù)為手段，估算有初始裂紋零件的剩余壽命，并規定剩余壽命應大于兩個(gè)檢修周期，以保證在發(fā)生疲勞破壞之前，至少有兩次發(fā)現裂紋擴展到危險程度的機會(huì )。疲勞強度可靠性設計是在規定的壽命內和規定的使用條件下，保證疲勞破壞不發(fā)生的概率在給定值（可靠度）以上的設計，使零部件的重量減輕到恰到好處。