高级结构分析/第一部分 - 理论/失效模式/疲劳/基本定义

应力循环

下图描述了一个简单的循环应力的示例。这里，一个区间已被突出显示（点线），以说明一个完整的应力循环。

循环应力历史曲线的一个简单示例

应力循环的特征通常用其应力幅、最大值和最小值、平均值和应力比来定义。有时使用其他参数来定义非正弦应力演变的更微妙的品质。应力循环的基本性质定义如下。

应力循环的最大和最小应力

一个应力循环的最大值用 $\sigma _{fmax}$ 表示。

一个应力循环的最小值用 $\sigma _{fmin}$ 表示。

应力范围

应力范围，$\Delta \sigma$，定义为

$\Delta \sigma =\sigma _{fmax}-\sigma _{fmin}$

应力幅

应力幅，$\sigma _{a}$，定义为

$\sigma _{a}={\frac {\Delta \sigma }{2}}={\frac {\sigma _{fmax}-\sigma _{fmin}}{2}}$

平均应力

平均应力，$\sigma _{m}$，定义为

$\sigma _{m}={\frac {\sigma _{fmax}+\sigma _{fmin}}{2}}$

应力比

应力比，$R$，定义为

$R={\frac {\sigma _{fmin}}{\sigma _{fmax}}}$

疲劳寿命

疲劳寿命，$N_{f}$，定义为试样在疲劳破坏前所能承受的具有均匀特性的应力循环次数。疲劳破坏的定义各有不同，但它可能指的是从裂纹萌生阶段到裂纹扩展阶段的转变。

疲劳极限

有强烈的迹象表明，应力幅值阈值，$\sigma _{f}$，存在，使得当$\sigma _{a}<\sigma _{f}$时，$N=\infty$。这种应力幅值，$\sigma _{f}$，被称为疲劳极限。然而，人们发现，疲劳极限可能并不绝对存在，而且它会受到平均应力和环境因素的很大影响。

名义应力

“根据弹性理论计算出的母材或潜在裂纹位置附近焊缝的应力，不包括所有应力集中效应”。——EN 1993-1-9 对名义应力的定义。

请注意，名义应力可能对应于不同的应力度量，例如：正应力、剪应力和等效应力。