下载文档原格式
机械设计中的疲劳分析在机械设计中，疲劳分析是一个关键的环节。
疲劳是指材料在循环应力加载下发生的逐渐累积的损伤现象，其主要机理是由于循环载荷引起的应力集中、材料本身的缺陷、摩擦、腐蚀等因素导致材料的损坏。
因此，进行疲劳分析可以帮助工程师预测和评估机械零件的寿命，并采取相应的措施来提高机械零件的可靠性和耐久性。
1. 疲劳分析的背景机械零件在使用过程中会受到循环载荷的作用，随着时间的推移，持续循环加载会导致零件疲劳破坏。
因此，为了确保机械零件在设计寿命内不发生疲劳破坏，疲劳分析变得非常重要。
2. 疲劳分析的基本步骤疲劳分析的基本步骤包括以下几个方面：2.1 材料特性的确定疲劳分析的前提是对材料的特性进行准确的测定。
常见的材料特性包括弹性模量、屈服强度、韧性等。
根据工程的具体要求，选择适合的材料参数很关键。
2.2 载荷和边界条件的分析在进行疲劳分析时，需要明确零件所受到的载荷和边界条件。
载荷分析可以通过实际测试、数值模拟等方法进行。
同时，边界条件的确定也是疲劳分析的重要一环，边界条件包括约束和支撑条件等。
2.3 使用应力历程进行分析应力历程是指在给定载荷和边界条件下零件所受到的应力变化情况。
通过计算应力历程，可以得到零件在不同工况下的应力状况，进而评估疲劳寿命。
2.4 使用疲劳曲线进行分析疲劳曲线是描述应力与寿命之间关系的图形表示。
通过将实测的应力历程与疲劳曲线进行比对，可以得到零件在给定工作条件下的疲劳寿命。
3. 疲劳寿命评估通过上述步骤的分析，可以得到零件的疲劳寿命。
疲劳寿命评估对于机械设计的合理性和可靠性至关重要，它关系到机械零件的安全性、稳定性和经济性。
4. 疲劳寿命提高措施为了延长机械零件的疲劳寿命，可以采取以下几个措施：4.1 材料的优化选择通过选用性能更好的材料，如高强度、耐磨、抗腐蚀等材料，可以提高机械零件的疲劳寿命。
4.2 减少应力集中在设计过程中，可以通过改进零件的几何形状，减少应力集中，从而降低疲劳破坏的风险。
疲劳分析方法及应用第一章：疲劳的基本概念1、疲劳疲劳，是固体力学的一个分支，主要研究材料或结构在交变载荷作用下的强度问题，研究材料或结构的应力状态与寿命的关系。
在交变载荷作用下，材料或结构的破坏现象，叫做疲劳破坏。
疲劳破坏时，应力值未超过强度极限，甚至会低于弹性极限。
2、疲劳破坏特征（较静力破坏）a、静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏；疲劳破坏是多次反复载荷作用下的破坏，非短期内，而是经历一定的时间。
b、静应力小于屈服极限或强度极限不会发生静力破坏；交变应力在远小于静强度极限、甚至屈服极限下，即可发生疲劳破坏。
c、静力破坏常有明显的塑性变形；疲劳破坏常没有外在宏观的显著的塑性变形。
d、静力破坏断口，呈现粗粒状或纤维状特征；疲劳破坏断口，呈现2个区域特征：平滑区、粗粒状或纤维状。
e、静力破坏的抗力主要取决于材料本身；疲劳破坏的抗力与材料、结构形状尺寸、表面状况、外界环境有关。
3、疲劳破坏过程a、裂纹的产生——裂纹扩展——失稳断裂；由于裂纹失稳断裂是一个很快的过程，对疲劳寿命影响非常小，在疲劳分析中一般不予考虑。
所以一般考虑裂纹产生和裂纹扩展2部分的寿命。
其中裂纹产生阶段占了整个疲劳寿命的极大部分。
4、疲劳分类疲劳前循环次数：高周疲劳：材料所受到交变应力低于材料屈服极限，甚至只有屈服极限的三分之一左右，疲劳前循环次数大于10e5到10e7；低周疲劳：材料所受的交变应力较高，通常接近或超过屈服极限，疲劳破坏前循环次数较少，一般小于10e4到10e5.按应力状态：单轴疲劳：单向循环应力作用下的疲劳，即只承受单向正应力或单向剪应力。
多轴疲劳：多项应力作用下的疲劳，也称复合疲劳，如弯扭复合疲劳、双轴拉伸疲劳、三轴应力疲劳等。
按载荷的幅度与频率恒幅疲劳：交变应力的幅度与频率均固定不变；变幅疲劳：交变应力的幅度变化，频率不变；随机疲劳：应力幅度与频率都随机变化。
按载荷工况与工作环境常规疲劳：在室温、空气介质中疲劳；低温疲劳：低于室温的疲劳；高温疲劳：高于室温的疲劳；机械疲劳：仅有交变应力或应变波动造成的疲劳；热疲劳：温度循环变化产生的热应力所致的疲劳；热—机械疲劳：温度循环与应变循环叠加的疲劳；腐蚀疲劳：腐蚀环境与循环应力（应变）的复合作用下导致的疲劳；接触疲劳：材料在循环接触应力作用下，产生局部永久性积累损伤，经一定的循环次数后，接触表面产生麻点、浅层或深层剥落的失效形式；冲击疲劳：重复冲击载荷导致的疲劳。
疲劳的病因分析与解决方案疲劳是一种常见的身体症状，它可以对我们的身心健康产生负面影响。
了解疲劳的病因以及找到合适的解决方案对于保持良好的身体状态和提高工作效率至关重要。
本文将分析疲劳的主要病因，并提供适用的解决方案。
病因分析：1.生活习惯：不规律的作息时间和缺乏充足的睡眠是导致疲劳常见的病因。
长期熬夜或睡眠质量不佳会导致机体无法得到足够的休息和恢复，从而出现疲劳症状。
解决方案：建立规律的作息时间表，尽量保证每天7-9小时的充足睡眠。
避免在睡前过度使用电子设备或饮用刺激性饮料，创造良好的睡眠环境，如避免噪音和保持舒适的温度。
2.营养不良：饮食不均衡或缺乏重要的营养素也是疲劳的病因之一。
缺乏维生素、矿物质和蛋白质等重要营养素会导致身体无法正常运作，从而引发疲劳感。
解决方案：保持均衡的饮食，摄入足够的蔬菜、水果、全谷物和蛋白质来源。
饮食多样化，确保足够的维生素和矿物质摄入。
如有需要，可以咨询营养师以调整饮食计划。
3.心理压力：长期承受高度压力的人容易出现疲劳。
工作压力、家庭问题或心理负担都可能导致心理疲劳。
同时，焦虑、抑郁等情绪问题也会增加疲劳感。
解决方案：学会有效地管理压力。
找到适合自己的减压方式，如运动、冥想、与亲友交流等。
如有需要，可以寻求专业心理咨询师的帮助。
4.缺乏体力活动：长期缺乏体力活动的人容易出现疲劳感。
身体活动不足导致肌肉力量减弱，新陈代谢减缓，身体逐渐缺乏能量。
解决方案：增加适量的体力活动，如每天散步、慢跑、游泳等。
以及定期进行全面的身体锻炼，如有氧运动、力量训练等。
逐渐增加运动强度，并根据个人情况进行合理调整。
5.慢性疾病：某些慢性疾病，如贫血、甲状腺问题、糖尿病等，也可能导致疲劳感。
解决方案：如怀疑疲劳源于健康问题，应及时就医进行检查。
根据医生的指导进行治疗和管理，同时合理安排休息和调整生活方式。
总结：疲劳是我们生活中常见的症状，但它并不是无法解决的问题。
通过分析疲劳的病因，我们可以采取相应的解决方案来缓解疲劳感。
疲劳分析方法范文疲劳是指人体由于长时间、过度紧张的工作或其他原因引起的身体和精神疲劳状态。
长期处于疲劳状态不仅会影响人的工作和生活质量，还可能导致身体和心理健康问题，如注意力不集中、记忆力下降、情绪波动、免疫力下降等。
因此，准确评估和分析疲劳状态对于个人和组织的健康和效率至关重要。
目前，有许多方法可以用来分析疲劳状态。
下面将介绍几种常用的疲劳分析方法：1.主观评估方法：这种方法主要依赖于个体对自身疲劳状态的主观感受进行评估。
常见的主观评估方法包括疲劳问卷、疲劳量表和个体日记。
通过这些工具，个体可以描述和评估自己的疲劳水平，并记录下来。
这种方法的优点是简单易行，能够直接反应个体的主观感受。
然而，主观评估方法存在着主观性和个体差异性的问题，因此需要与其他客观评估方法结合使用，以提高评估的准确性和可靠性。
2.客观测量方法：这种方法通过客观测量一系列生理和心理指标来评估疲劳状态。
常见的客观测量方法包括生理学指标、认知性能测试和行为指标。
生理学指标可以通过检测心率、血压、体温等生理参数来评估疲劳水平。
认知性能测试可以通过测量注意力、反应速度、工作记忆等认知能力来评估疲劳水平。
行为指标可以通过观察和分析个体的行为表现来评估疲劳水平。
这些客观测量方法具有客观性和客观性，但也存在着测量方法选择、标准化和设备成本等问题。
3.客观主观结合方法：总结起来，疲劳分析方法主要包括主观评估方法、客观测量方法和客观主观结合方法。
不同的方法具有不同的优点和适用范围，可以根据具体情况选择和结合使用。
在使用这些方法进行疲劳分析时，还需要考虑到个体差异、环境因素和任务特点等因素，以提高评估的准确性和可靠性。
疲劳程度分析报告范文
根据我们的调查数据和研究，以下是对疲劳程度进行分析的报告：
1.疲劳现象的普遍性分析：
我们对不同职业和年龄段的样本进行了调查，结果显示疲劳是一种普遍存在的现象。
约80%的受访者表示他们经常或经常感到疲劳，而只有约20%的受访者表示他们很少感到疲劳。
2.影响疲劳程度的因素分析：
我们进一步分析了导致疲劳的可能因素。
调查结果显示，主要因素包括工作时间过长、睡眠质量不佳、工作压力大、缺乏运动、饮食不健康等。
这些因素通常会相互作用，导致疲劳程度的加剧。
3.不同职业和年龄段的疲劳程度分析：
我们对样本进行了职业和年龄段的分组，以了解不同群体的疲劳程度。
结果显示，某些职业，如医护人员、运输业从业人员等，更容易感到疲劳。
此外，年龄在30岁以下和50岁以上的人群也普遍感到更疲劳。
4.疲劳对工作绩效和生活质量的影响分析：
疲劳对个人的工作绩效和生活质量有重要影响。
调查显示，疲劳程度较低的人往往具有更高的工作效率和更好的生活品质，相比之下，疲劳程度较高的人常常出现工作效能低下、身体抵抗力下降等问题。
5.疲劳程度的管理和预防建议：
为了管理和预防疲劳，我们提出以下建议：合理安排工作与休息时间，确保充足的睡眠；减轻工作压力，通过调整工作方式和分工来提高工作效率；保持健康的生活方式，包括计划合理的饮食和适量的运动。
综上所述，疲劳是一个普遍存在的现象，影响着个人的工作绩效和生活质量。
为了更好地管理和预防疲劳，人们需要关注导致疲劳的因素，并采取相应的措施来改善睡眠质量、减轻工作压力和保持健康的生活方式。
这将有助于提升工作效率和生活品质，促进个人的身心健康。
疲劳强度实际案例分析疲劳强度实际案例分析疲劳是一种常见的身体状态，它通常是由于长时间的身体或脑力活动而引起的。
在这篇文章中，我们将通过实际案例来分析疲劳强度。
第一步：案例介绍我们的案例是关于一位办公室职员。
她每天需要长时间坐在电脑前处理文件和回复电子邮件。
最近，她开始感到疲劳，并且无法保持专注，她还注意到自己在工作时经常犯错。
第二步：疲劳原因分析这位职员的疲劳可能有多种原因。
首先，长时间坐在电脑前可能导致身体疲劳。
缺乏运动和休息会使肌肉变得僵硬，血液循环受阻，从而导致疲劳感。
其次，长时间的脑力活动也会使大脑疲劳，降低集中注意力和处理信息的能力。
第三步：疲劳强度评估我们可以通过问卷调查或使用疲劳评估工具来评估这位职员的疲劳强度。
这些工具通常会考虑到疲劳的不同方面，如身体疲劳、注意力集中度和情绪状态。
通过评估，我们可以了解疲劳的程度以及其对工作和生活的影响。
第四步：解决方案根据疲劳原因分析和疲劳强度评估的结果，我们可以提出一些解决方案来减轻这位职员的疲劳。
首先，她可以尝试经常站起来伸展身体，使用站立办公桌或定期进行简单的运动来缓解身体疲劳。
其次，她可以采取一些注意力训练的方法，如定时专注和分解任务，以提高注意力集中度。
另外，她还可以通过调整工作时间表，增加休息时间和改善睡眠质量来减轻脑力疲劳。
第五步：效果评估在实施解决方案后，我们应该评估其效果。
可以通过再次使用疲劳评估工具来评估职员的疲劳强度是否有所改善。
此外，我们还可以观察她的工作表现和身体感觉是否有所改善来判断解决方案的有效性。
通过以上步骤，我们可以对疲劳强度进行实际案例分析。
通过了解疲劳的原因、评估疲劳强度、提供解决方案并评估其效果，我们可以帮助那些遭受疲劳的人找到有效的方法来缓解疲劳，提高工作和生活质量。
材料力学疲劳分析知识点总结材料力学疲劳分析是研究材料疲劳寿命和失效机制的一门学科，广泛应用于工程领域。
在进行疲劳分析时，需要掌握一些关键知识点。
本文将对材料力学疲劳分析的知识点进行总结，并探讨其应用。
一、疲劳现象及其分类疲劳现象是指材料在受到交变应力作用下，经历了一段时间后，会出现失效的现象。
根据疲劳现象的不同特点，可以将其分为低周疲劳和高周疲劳两类。
低周疲劳是指在应力幅较大、载荷作用时间较长的情况下发生的疲劳失效，而高周疲劳则是指在应力幅较小、载荷作用时间较短的情况下发生的疲劳失效。
二、疲劳寿命预测方法为了准确评估材料的疲劳寿命，需要利用一些疲劳寿命预测方法。
常用的疲劳寿命预测方法包括基于应力-寿命曲线的SN曲线法、基于应力幅与疲劳强度参数的P-S-N曲线法、基于应力幅与寿命指数的Coffin-Manson曲线法等。
这些方法可以根据材料的应力状态和应力幅来估计其疲劳寿命。
三、疲劳失效机制材料在疲劳过程中会经历一系列的失效机制。
其中最主要的机制包括裂纹起始、裂纹扩展和最终断裂。
裂纹起始是指在应力作用下，材料表面出现微小的裂纹。
裂纹扩展是指裂纹在应力作用下逐渐扩大，最后导致材料断裂。
疲劳失效机制的了解有助于预测和延长材料的疲劳寿命。
四、影响疲劳寿命的因素材料的疲劳寿命受多种因素的影响。
首先，应力水平是影响疲劳寿命的重要因素之一，应力水平越高，疲劳寿命越短。
此外，材料的微观结构、表面处理状态、作用温度等也会对疲劳寿命产生影响。
对这些因素的研究有助于改善材料的疲劳性能和延长其使用寿命。
五、疲劳强化技术为了提高材料的疲劳寿命，人们采用了一系列的疲劳强化技术。
常用的疲劳强化技术包括表面强化、热处理、应力改性等。
这些技术可以改善材料的抗疲劳性能，增加其使用寿命。
六、材料疲劳的应用材料疲劳的研究和应用广泛存在于各个工程领域。
在航空航天、汽车制造、轨道交通等领域中，疲劳分析和疲劳寿命预测是保证材料安全可靠性的重要手段。
如何在工程力学中进行疲劳分析？在工程领域中，许多结构和部件在长期的使用过程中会承受反复变化的载荷，这可能导致它们在远低于材料静态强度的情况下发生失效。
这种现象被称为疲劳，而对其进行的分析则是工程力学中的一个重要环节。
要理解疲劳分析，首先得清楚什么是疲劳。
简单来说，疲劳就是材料在循环载荷作用下，经过一定次数的循环后，产生裂纹并逐渐扩展，最终导致结构失效的过程。
与静态载荷下的失效不同，疲劳失效往往是突然发生的，事先没有明显的征兆，这就给工程应用带来了巨大的潜在危险。
那么，如何在工程力学中进行有效的疲劳分析呢？这可不是一件简单的事情，需要综合考虑多个方面的因素。
第一步，需要对载荷进行准确的测定和描述。
这包括确定载荷的大小、频率、波形以及加载顺序等。
在实际工程中，载荷可能是非常复杂的，例如，汽车在行驶过程中，车轮所承受的载荷就会随着路况、车速等因素不断变化。
为了准确获取这些载荷信息，常常需要借助各种测量技术和传感器，如应变片、加速度计等。
第二步，材料的疲劳性能是关键。
不同的材料具有不同的疲劳特性，这需要通过大量的实验来确定。
实验中，会测量材料在不同载荷条件下的疲劳寿命，从而建立起材料的疲劳性能曲线。
这些曲线通常以应力幅与疲劳寿命的关系来表示，是进行疲劳分析的重要依据。
第三步，选择合适的疲劳分析方法。
常见的方法有基于应力的方法、基于应变的方法和基于损伤力学的方法等。
基于应力的方法比较简单，但对于一些复杂的情况可能不够准确；基于应变的方法则更适用于考虑塑性变形较大的情况；而基于损伤力学的方法能够从微观机制上描述疲劳损伤的演化过程，但计算相对复杂。
在基于应力的疲劳分析中，常用的有 SN 曲线法。
S 代表应力幅，N 代表疲劳寿命。
通过实验得到材料的 SN 曲线后，结合实际结构所承受的应力幅，就可以估算出其疲劳寿命。
但这种方法通常假设材料是线弹性的，对于存在塑性变形的情况可能不太适用。
基于应变的疲劳分析方法，如εN 曲线法，则考虑了材料的塑性变形。
一、绪论疲劳，是固体力学的一个分支，它主要研究材料或结构在交变载荷作用下的强度问题，研究材料或结构的应力状态与寿命的关系。
金属、塑料、木材、混凝土、玻璃、橡胶和复合材料等各种结构材料及其加工成的结构或设备，在载荷的反复作用下，都会产生疲劳问题。
据统计，在三大主要破坏形式(磨损、腐蚀和断裂)之一的断裂失效中，结构破坏的80%以上都是由疲劳引起的。
疲劳破坏在工程结构和机械设备中极为广泛，遍及每一个运动的零部件，不管是脆性材料还是塑性材料，疲劳破坏由于没有明显的宏观塑性变形，破坏十分突然，往往造成灾难性的事故。
因此，对于承受循环载荷的零部件都应进行疲劳强度设计。
疲劳所涉及面之广几乎涵括汽车、铁路、航空航天、海洋工程以及一般机器制造等各个工业领域。
近年来，有限元方法的不断成熟使得CAE分析结果的精度和可靠性有了很大的提高。
现在全球各大汽车公司，在产品的并行开发过程中，广泛地将CAE技术同步应用于车身开发，如刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等。
作为车身CAE的一个重要方面——疲劳耐久性CAE分析技术，基于有限元应力应变结果，结合承受载荷的变化历史和材料的性能参数，并应用相应的疲劳损伤理论来预测构件的疲劳寿命。
与基于试验的传统疲劳分析相比，疲劳CAE技术能够提供零部件表面的疲劳寿命分布图，可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置，能够减少试验样机的数量，大大缩短产品的开发周期，降低产品开发成本，提高市场竞争力。
二、疲劳基本概念2.1 疲劳定义疲劳的一词的英文是fatigue，意思是“劳累、疲倦”。
作为专业术语，用来表达材料在循环载荷作用下的损伤和破坏。
国际标准化组织(ISO)在1964年发表的报告《金属疲劳试验的一般原理》中对疲劳所做的定义是：“金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳；虽然在一般情况下，这个术语特指那些导致开裂或破坏的性能变化”。
这一描述也普遍适用于非金属材料。
2.2 疲劳破坏特点构件的疲劳破坏与静力破坏有着本质的不同，主要具有以下特点：(1) 在交变载荷作用下，构件中的交变应力在远小于材料的强度极限，甚至小于材料的弹性极限时，破坏就可能发生。
(2) 不管是脆性材料或塑性材料，疲劳断裂在宏观上均表现为无明显塑性变形的突然断裂，故疲劳断裂常表现为低应力类脆性断裂。
这一特征使疲劳破坏往往没有明显的前兆，因而具有更大的危险性。
(3) 疲劳破坏在端口处外观上明显的分为两个区域，即光滑区和粗糙区，也称为疲劳裂纹扩展区和快速断裂区，这是判定是否为疲劳破坏的一个重要判据。
(4) 疲劳破坏常具有局部性质，而并不牵涉到整个结构的所有材料。
多数时候只要改变局部细节设计或工艺措施，就可能较明显地增加疲劳寿命。
因此，结构或构件的抗疲劳破坏的能力不仅取决于所用的材料，而且敏感地取决于构件的形状、尺寸、连接配合形式，表现形状和环境条件等等。
(5) 疲劳破坏是一个累积损伤的过程，通常要经历裂纹形成、裂纹扩展以及裂纹扩展到临界尺寸时的快速断裂三个阶段，需要一定的时间历程，甚至是很长的时间历程。
2.3 疲劳强度、疲劳极限和疲劳寿命材料或构件疲劳性能的好坏是用疲劳强度来衡量的。
所谓疲劳强度，就是指材料或构件在交变载荷作用下的强度。
疲劳强度的大小是用疲劳极限来衡量的。
所谓疲劳极限，就是指在一定循环特征R下，材料或构件可以承受无限次循环而不发生疲劳破坏的最大应力。
因材料的疲劳极限随加载方式和应力比的不同而异，通常以对称循环下的疲劳极限作为材料的基本疲劳极限。
疲劳寿命是疲劳失效时所经受的应力或应变的循环次数，一般用N表示。
试件的疲劳寿命取决于材料的力学性能和所施加的应力水平。
一般来说，材料的强度极限越高，外加的应力水平越低，试件的疲劳寿命就越长；反之，疲劳寿命就越短。
2.4 影响疲劳寿命的主要因素(1) 影响局部应力应变大小的因素，如载荷特性(应力状态、循环特性、高载效应、残余应力等)、零件的几何形状(缺口应力集中、尺寸大小)等；(2) 影响材料微观结构的因素，如材料的种类、热处理状态(影响材料的延展性、缺陷分布、缺陷的种类等)、机械加工(如锻造使晶粒细化，缺陷增多；表面淬火使表面强度增加，延展性下降)等。
(3) 影响疲劳损伤源的因素，如表面粗糙度、腐蚀和应力腐蚀等。
2.5 疲劳分类按照循环应力大小，疲劳破坏可分成应力疲劳和应变疲劳。
当最大循环应力小于零件材料的屈服应力时，疲劳称为应力疲劳。
由于应力疲劳中作用的应力水平较低，其寿命循环次数较高，一般大于10000次。
故应力疲劳又称为高周疲劳，例如连杆、传动轴等。
在高频变化的应力作用下，零件可能发生“高周疲劳”失效。
如果最大循环应力高于材料的屈服极限，由于材料屈服后应力变化较小，用应变作为疲劳寿命估算参数更为恰当，故称之为应变疲劳。
由于应变疲劳中作用的应力水平较高，其寿命循环次数较低，一般小于10000次。
故应变疲劳又称为低周疲劳。
三、疲劳分析方法任何一个疲劳分析方法都包含三个部分：材料疲劳行为的描述，循环载荷下结构的响应，疲劳累积损伤法则。
迄今为止，在疲劳寿命估算方面已经先后提出了名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强法等。
表3-1是这三种疲劳分析方法的主要适用情况(本文主要论述前两种疲劳寿命分析方法)。
表3-1 三种疲劳分析方法适用情况3.1 名义应力法3.1.1 基本理论名义应力法，也称全寿命法，是最早形成的抗疲劳设计方法。
它以材料或零件的S-N曲线为基础，对照试件或结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力，结合疲劳损伤累积理论，校核疲劳强度或计算疲劳寿命。
此方法广泛应用于外加应力名义上在材料的弹性范围内，而且材料的失效循环次数很高。
名义应力法假定：对于相同材料制成的任一构件，只要应力集中系数相同，所承受载荷谱相同，则它们的寿命相同。
KT名义应力法需要提供材料或零件的疲劳特性曲线，即S-N曲线。
大部分疲劳特性曲线都是用完全对称循环，即所谓的旋转弯曲来测定。
试验室确定S-N曲线常用的方法是：在某一高应力水平下对第一根试样进行试验，此应力水平大约是材料静拉伸强度的三分之二，这样试样在很少循环次数下就失效。
在随后的试验中，试验应力降低到至少有一个或两个试样在107次循环前不失效。
试样不发生失效的最高应力与相邻应力水平平均值就是材料的疲劳极限。
因为试样的测试结果具有很大的离散性，因此要应用一定的统计分析。
图3-1 理想化的S-N 曲线S-N 数据一般用交变应力、应力幅a σ或应力范围r σ对失效周期以双对数的形式画出，其中实际的曲线代表数据的平均值。
在双对数坐标下画S-N 曲线时，交变应力S 和失效循环次数N 的关系是一条直线(如图3-1)。
直线的斜率b 可由下式算出：b=00log log log log N N S S -- b S SN N 10)(=上式表明：如果已知坐标b 、斜率(0N ,0S )，就可以直接计算出给定应力幅下的循环次数。
对多数工程目标来说，无限寿命意味着106次循环。
因此上式可以写成：b S S N 1e)(=3.1.2 名义应力法步骤用名义应力法估算结构疲劳寿命的步骤如下： (1) 确定结构中的疲劳危险部位；(2) 求出危险部位的名义应力和应力集中系数T K ； (3) 根据载荷谱确定危险部位的名义应力谱；(4) 应用插值法求出应力集中系数和应力水平下的S-N 曲线，查S-N 曲线； (5) 应用疲劳累积损伤理论，求出危险部位的疲劳寿命。
图3-2 名义应力法估算步骤3.2 局部应力应变法3.2.1 基本理论一般来说，如果循环应力相对较大，而且有相当数量的塑性变形，就会降低结构寿命，这种类型的疲劳称为低周疲劳。
处理低周疲劳的分析方法称为局部应力应变法或应变寿命法。
局部应力应变法的设计思路是：零部件的疲劳破坏都是从应力集中的部位的最大应力处开始，并且在裂纹萌生以前都要产生一定的局部塑性变形，局部塑性变形是裂纹产生和扩展的先决条件。
应变-寿命(N -ε)曲线描述的是材料的应变和寿命之间的关系, 工程中常用的是以R =-1(max min R σσ=)时的应变幅为参数，去描述材料的寿命特性，R ≠-1时再对N -∆ε进行修正。
试验往往控制总应变比较方便,所以得到的数据一般为总应变幅与破坏循环数的关系，典型的N -∆ε曲线如图所示。
在所有的N -∆ε曲线中，Manson-Coffin 公式的使用最为广泛，其表达式为：c f 'f b f 'f p e t )2N ()2N (Eεσεεε+=+='f σ——疲劳强度系数；E'f σ——循环N=1/2时弹性线的纵坐标截距；b ——疲劳强度指数，如图3-3中弹性线的斜率；'f ε——疲劳塑性系数，N=1/2处塑性线的纵坐标截距； 2f N ——半循环次数；c ——疲劳塑性指数，如图3-3中塑性线的斜率；图3-3 总应力-应变曲线式中e ε和p ε分别为应变的弹性和塑性部分，将e ε=p ε时的寿命定义为过渡疲劳寿命N ，即图中两条直线交点处的循环次数。
局部应力应变法估算结构疲劳寿命的步骤如下图3-4所示： (1) 确定结构中的疲劳危险部位； (2) 求出危险部位的名义应力谱；(3) 采用弹塑性有限元法或其他方法计算局部应力应变谱； (4) 查当前应力应变水平下的N -ε曲线；(5) 应用疲劳累积损伤理论，求出危险部位的疲劳寿命。
图3-4 局部应力应变法分析步骤应变幅(对数坐标)3.3 局部应力应变法种类现在广泛采用的局部应力应变法的两种算法：即稳态法和瞬态法，见表3-2。
表3-2 局部应力应变法主要种类稳态法和顺态法的差别在于所采用的循环εσ-曲线和N -ε曲线的不同。
(1) 循环εσ-曲线目前的局部应力应变法绝大多数采用稳态循环应力应变曲线，由于它未计及材料的瞬态行为，为了提高疲劳寿命的估算精度，需对载荷谱作雨流处理。
应该说，采用瞬态εσ-曲线，通过反复地计算局部应力应变，可很好地再现缺口根部的应力应变历程，然而分析过程稍复杂一点，而且材料性能数据也比较缺乏。
(2) N -ε曲线如果应变-寿命曲线采用Manson-Coffin 公式，则外载荷对应的寿命在101-510区间内时，精度较高，否则大大下降；如果采用等效应变-寿命公式，则无此限制。
由于实际工程结构受到的疲劳载荷谱中通常有进入塑性的大载荷，但绝大多数是响应的疲劳寿命大于510的小载荷，所以在使用局部应力应变法估算结构疲劳寿命时要注意到这一问题。
3.4 修正的Neuber 法Neuber 提出的计算缺口根部弹塑性应力应变的方程为εσK K K T = (3-1)式中T K 为理论应力集中系数；σK =Sσ为应力集中系数，σ为缺口根部的局部应力，S 为名义应力，在试验件处于弹性时，σK =T K ；εK =e ε为应变集中系数，ε为缺口根部的局部应变，e 为名义应变，在试验件处于弹性时，ES E K σε==TK在工程实际中，通常结构整体上处于弹性，即名义应力S 和名义应变e 之间为弹性关系S=Ee ，将此带入式(3-1)得==E S K 22T σε C (3-2) 式中C=ES K 22T 被称之为Neuber 常数。
