高階結構分析/第一部分 - 理論/失效模式/疲勞/基本定義

應力迴圈

下圖描述了一個簡單的迴圈應力的示例。這裡，一個區間已被突出顯示（點線），以說明一個完整的應力迴圈。

迴圈應力歷史曲線的一個簡單示例

應力迴圈的特徵通常用其應力幅、最大值和最小值、平均值和應力比來定義。有時使用其他引數來定義非正弦應力演變的更微妙的品質。應力迴圈的基本性質定義如下。

應力迴圈的最大和最小應力

一個應力迴圈的最大值用 $\sigma _{fmax}$ 表示。

一個應力迴圈的最小值用 $\sigma _{fmin}$ 表示。

應力範圍

應力範圍，$\Delta \sigma$，定義為

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

應力幅

應力幅，$\sigma _{a}$，定義為

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

平均應力

平均應力，$\sigma _{m}$，定義為

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

應力比

應力比，$R$，定義為

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

疲勞壽命

疲勞壽命，$N_{f}$，定義為試樣在疲勞破壞前所能承受的具有均勻特性的應力迴圈次數。疲勞破壞的定義各有不同，但它可能指的是從裂紋萌生階段到裂紋擴充套件階段的轉變。

疲勞極限

有強烈的跡象表明，應力幅值閾值，$\sigma _{f}$，存在，使得當$\sigma _{a}<\sigma _{f}$時，$N=\infty$。這種應力幅值，$\sigma _{f}$，被稱為疲勞極限。然而，人們發現，疲勞極限可能並不絕對存在，而且它會受到平均應力和環境因素的很大影響。

名義應力

“根據彈性理論計算出的母材或潛在裂紋位置附近焊縫的應力，不包括所有應力集中效應”。——EN 1993-1-9 對名義應力的定義。

請注意，名義應力可能對應於不同的應力度量，例如：正應力、剪應力和等效應力。