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许多机件都是在交变应力下工作的，如轴、齿轮、弹簧等。它们工作时所承受的应力通
　　常都低于材料的屈服强度，但随着时间的延长，应力循环次数的增加，往往会导致没有明显
　　塑性变形的、突然发生的脆性断裂，因此具有很大的危险性，常常造成严重的事故。这种在
　　交变载荷作用下经长时间工作后而发生的断裂现象叫做疲劳。
　　　　通常将疲劳分做二类：一类是应力较低，应力交变频率较高情况下的疲劳，也就是通常
　　所说的疲劳，叫做应力疲劳或高周疲劳；还有一类是应力高（工作应力接近或大于材料的屈
　　服强度），应力交变频率低，断裂时应力交变次数少（小于102～105次）的情况下产生的疲
　　劳，叫做应变疲劳或低周疲劳。金属在高周疲劳和低周疲劳条件下的断裂规律是不同的，下
　　面分别进行介绍。
　　 高周疲劳

图1
　　　　在交变载荷下，金属承受的最大交变应力(σmax)和断裂循环周次(N)之间的关系用疲劳
　　曲线来描述（图1），由图中可见，金属承受的最大交变应力σmax越大，发生断裂所用的应
　　力交变次数越少，当最大应力低于某值时，应力交变无数次也不发生疲劳断裂，这个应力就
　　称之为材料的疲劳极限。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2
　　　　在同样最大应力条件下，载荷可以有不同的循环方式（图2），这样导致断裂的循环次数
　　也不一样。图中γ＝σmin/σmax ，称为应力循环对称系数，它表征了循环载荷的特点。故
　　通常疲劳极限用σγ表示。对于对称应力循环γ=-1 。图3表示在γ不同的条件下，σ-1最低。
　　应力交变频率在50～170次／秒范围内时，对σγ影响不大。

不对称度γ对疲劳极限的影响
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3
　　　　疲劳曲线根据是否存在水平部分可分为二种（图4），对于疲劳曲线上不存在水平部分的 ，
　　就规定某一循环次数No值所对应的应力为条件疲劳极限。No值是根据工件的工作条件和使用寿
　　轴命决定的，如对火车，选No=5×107次；汽车发动机曲轴No=12×107次，汽轮机叶片No=25×
　　1010次。σγ与σb间有一定的关系，一般σb高其σγ也高。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4

低周疲劳下的应力－应变曲线
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5
　　　　低周疲劳时金属每一周期均有一定量的塑性变形，低周疲劳条件下材料的应力－应变曲线
　　如图5所示，每一周期的应力－应变曲线构成了闭合的滞后曲线。总应变εt包括二部分，弹性
　　应变量εe和塑性应变量εp，即εt=εe+εp 。对于低周疲劳，一般用塑性应变幅εp和对应
　　的疲劳寿命(N)间的关系曲线来表示疲劳抗力(图6) ，从中可以看出，塑性应变幅是决定材料
　　低周疲劳寿命的主要因素。因此，材料的静拉伸真实塑性越高，其耐塑性变形循环的性能也越
　　好，其低周疲劳寿命也应越高。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6

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