疲劳失效:你怎么知道?

在工程界，疲劳并不总是被很好地理解. 长期以来，人们一直认为，如果材料在其弹性范围内变形，当应力消除时，它不会携带任何残余应力或变形. 

我们现在知道，疲劳失效是一个极其重要的设计考虑在各种im体育平台app下载, 包括 航空航天, 运输, 石油 & 气体, 医疗设备等等. 

我怎么知道我是否有疲劳失效? 

让我们假设你的产品经历了某种失败. 什么可能表明失败的性质? 如果我们看一下损坏的组件, 我们可以首先在断口表面寻找脆性或延性破坏模式.  在金属中，延性破坏通常表示静态破坏. 相反，金属的疲劳常常导致脆性断裂.  用最简单的话来说, 在延性破坏中, 零件内部经常会有很大的变形或挠曲. 这种变形是即将发生破坏的前兆. 

疲劳破坏的发生是基于裂纹的形成和扩展. 当裂缝开始时, 在裂纹尺寸达到临界极限之前，可能很难注意到很大的变化. 到那时可能已经太晚了. 对疲劳断裂表面的快速分析通常会显示出被称为“滩痕”的特征。. 这表明破坏从初始裂纹开始扩展. 一旦裂纹尺寸达到临界水平, 它会迅速传播，直到骨折完全. 

我如何设计防止疲劳失效?

一些最重要的因素是材料的选择, 应力集中, 表面光洁度, 以及物质的不连续性.

1. 材料的选择是所有设计考虑中最重要的.  材料的选择可能受到包括经济在内的许多因素的限制, 环境, 服务限制.  选择具有高耐久极限的材料是一个很好的做法.  
2. 压力集中是另一个关键因素.  基本上，如果可能的话，所有的尖角都应该做成半径.  尖角提供应力集中，往往负责最初的裂纹.  
3. 表面光洁度是另一个重要组成部分.  材料强度课程教授了一个非常重要的课程:在许多加载配置中, 比如弯曲和扭转, 临界应力位于表面.  因此，无瑕疵的表面通常会使其具有良好的疲劳寿命.  
4. 最后, 在微观层面上，物质的不连续性是不可避免的, 但良好的成形工艺将有助于减少它们.

重要的是要记住影响疲劳失效的因素, 必要时或经济上可行时, 制作保守的设计. 保守设计通常考虑“最坏的情况”。. 在这个例子中, 设计人员通常假设完全反向荷载，在确定理论耐久性极限时，通常考虑具有适度安全系数的修正古德曼设计准则. 一旦确定了理论使用寿命，并且该部件取得成果，机械 疲劳测试 产品验证的下一步是否在设计周期.

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