材料疲劳的两种类别

  机械零件材料的抗疲劳性能是通过试验决定的。即在材料的标准试件上加上循环特性为r的等幅变应力，通常是加上循环特性为r=σmin/σmax=-1的对称循环变应力或者r=0的脉动循环（也叫零循环）的等幅变应力，并以循环的最大应力σmax表征材料的疲劳极限，通过试验，记录出在不同最大应力下引起试件疲劳破坏所经历的应力循环次数N，即可得到疲劳曲线，通称σ— N 曲线。

加载过程如应力循环图中实线oa部分所示，它代表一个整循环oabcd的1/4。这实际上是静加载的情况，a点的值为材料的强度极限σB。

  静应力强度（AB段）：应力循环次数N≤1000以前，使材料试件发生破坏的最大应力值基本不变，这时的变应力强度可看作是静应力强度的状况。

  低周疲劳（BC段）：随着循环次数的增加，使材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降。观察试件在这一阶段的破坏断口，可见到材料已发生塑性变形的特征。C点相应的循环次数大约在10000左右。这一阶段的疲劳现象称为应变疲劳。由于应力循环次数相对很小，所以也叫做低周疲劳。有些机械零件，例如一次性使用的火箭发动机的某些零件、导弹壳体等，在整个使用寿命期间应力变化次数只有几百到几千次，故其疲劳属于低周疲劳。但对绝大多数通用零件来说，当其承受变应力作用时，其应力循环次数总是大于10000的。所以本课程不讨论低周疲劳问题。

  高周疲劳（CD段）：CD段代表有限寿命疲劳破坏。在此范围内，试件经过相应次数的变应力作用后总会发生疲劳破坏。在D点以后，如果σmax＜σD 时,则无论应力变化多少次,材料都不会破坏。故D点以后的水平线代表了试件无限寿命疲劳阶段。这两段曲线所代表的疲劳统称高周疲劳。大多数通用机械零件及专用零件的失效都是由高周疲劳引起的。CD上任何一点所代表的材料的疲劳极限，均称为有限寿命疲劳极限，用符号σrN表示。脚标r代表该变应力的循环特性，N代表达到疲劳破坏时所经历的应力循环次数。D点所代表的是材料的无限寿命疲劳极限，也称为持久疲劳极限，用符号σr∞表示。