設備的疲勞工況是多少次

❶ 金屬疲勞壽命

金屬疲勞是指材料、零構件在循環應力或循環應變作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數後產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。當材料和結構受到多次重復變化的載荷作用後，應力值雖然始終沒有超過材料的強度極限，甚至比彈性極限還低的情況下就可能發生破壞，這種在交變載荷重復作用下材料和結構的破壞現象，就叫做金屬的疲勞破壞。

金屬材料是航空航天、軍工、核電、石油化工、機械等各行各業中最常使用的材料，其在交變載荷作用下可能產生疲勞失效的性質對設備的安全工作產生重要影響。

因金屬材料疲勞失效而造成嚴重的人員傷亡和經濟損失的事件非常多。 因此，研究金屬材料的疲勞特性，探尋預測金屬材料的疲勞壽命的方法，對防止結構失效，保證各零部件安全正常平穩工作，從而保證設備整體的安全性具有重要意義。

1 疲勞斷裂

1.1 疲勞裂紋的產生

承受交變載荷的零件，在較低的應力（低於屈服極限）下，在其表面（當表面經強化處理後可轉至表面以下或內部）將出現不均勻的滑移帶。在某些強烈滑移帶內，各小滑移帶的滑移不均勻性更為嚴重，其高度差造成許多如鋸齒狀顯微缺口。在兩側高度差較大的滑移面間較尖銳的缺口處，由於應力和應變集中的不斷加強，而形成滑移裂縫。

1.2 疲勞斷裂特徵

1） 疲勞斷裂的最大應力遠比靜應力下材料的強度極限低，甚至比屈服極限低；

2） 不管脆性材料或塑性材料，其最終的斷口均表現為無明顯塑性變形的脆性斷裂；

3） 疲勞斷裂是損傷的積累，它的初期現象是在零件表面或表層形成微裂紋，隨著應力循環次數的增加裂紋逐漸擴展，材料逐漸硬化，直至餘下的未裂開的截面積不足以承受外載荷時，零件就突然斷裂。在零件的斷口上可以清晰地看到這種情況。

軸在彎矩、扭矩共同作用下疲勞斷裂的斷口如圖3所示。斷口明顯地分為兩個區域：一個是在變應力重復作用下裂紋兩邊相互擠壓、摩擦形成的表面光滑區；一個是最終發生脆性斷裂的粗粒狀區。

疲勞斷裂不同於一般靜應力下的斷裂，它是材料損傷到一定程度後，即裂紋擴展到一定程度後，才發生的突然斷裂。所以疲勞斷裂與應力循環次數（即使用期限或壽命）密切相關。

❷ 疲勞試驗與耐久試驗的區別

1、試驗目的不同

耐久試驗，是為測定產品在規定使用和維修條件下的使用壽命而進行的試驗，，為預測或驗證結構的薄弱環節和危險部位而進行的試驗。

疲勞試驗，是為了測試產品材料的抵抗疲勞疲壞的能力，並在試驗過程中觀察材料產生局部的永久性損傷和裂紋現象。

2、試驗內容不同

耐久試驗的內容主要包含以下項目：高低溫試驗、溫度循環、溫度沖擊試驗，溫濕度試驗，振動試驗，沖擊碰撞試驗，防塵防水試驗，三綜合環境試驗。

疲勞試驗的內容主要包含以下項目：接觸疲勞試驗、高溫疲勞試驗、熱疲勞試驗、腐蝕疲勞試驗。

3、試驗意義不同

耐久試驗，可以找出產品設計製造中哪些零件耐久性方面存在的問題，以此為依據進行設計優化，同時通過測量主要件的磨損量變化，同時通過測量主要件的磨損量變化，可計算出新產品的使用壽命。

疲勞試驗，可以得出產品材料在不同環境下的疲勞強度，以此得出產品材料的抵抗疲勞疲壞的能力，推測產品的使用壽命。

(2)設備的疲勞工況是多少次擴展閱讀

耐久試驗的基本步驟
1、確定系統或組件在整個壽命期內可能遇到的應力，包括環境應力和負載。確定環境應力時要考慮環境條件、設備通/斷循環、各種工作模式和維修活動的次數。

2、確定產品的材料對壽命期內所遇到的各種應力的敏感度及其潛在故障模式。對於耐久性試驗來說，不必考慮那些不會引起材料老化的應力。

3、根據前兩個步驟中收集到的信息確定耐久性試驗的試驗剖面。

4、使用加速應力縮短試驗時間。如果不用加速應力，完成整個試驗剖面可能要幾年時間。因而要用加速應力將試驗時間壓縮到可以接受的程度。

❸ 什麼是金屬疲勞金屬疲勞對機械設備的安全有什麼影響

為什麼金屬疲勞時會產生破壞作用呢？這是因為金屬內部結構並不均勻，從而造成應力傳遞的不平衡，有的地方會成為應力集中區。與此同時，金屬內部的缺陷處還存在許多微小的裂紋。在力的持續作用下，裂紋會越來越大，材料中能夠傳遞應力部分越來越少，直至剩餘部分不能繼續傳遞負載時，金屬構件就會全部毀壞。 早在100多年以前，人們就發現了金屬疲勞給各個方面帶來的損害。但由於技術的落後，還不能查明疲勞破壞的原因。直到顯微鏡和電子顯微鏡相繼出現之後，使人類在揭開金屬疲勞秘密的道路上不斷取得新的成果，並且有了巧妙的辦法來對付這個大敵。 在金屬材料中添加各種「維生素」是增強金屬抗疲勞的有效辦法。例如，在鋼鐵和有色金屬里，加進萬分之幾或千萬分之幾的稀土元素，就可以大大提高這些金屬抗疲勞的本領，延長使用壽命。隨著科學技術的發展，現已出現「金屬免疫療法」新技術，通過事先引入的辦法來增強金屬的疲勞強度，以抵抗疲勞損壞。此外，在金屬構件上，應盡量減少薄弱環節，還可以用一些輔助性工藝增加表面光潔度，以免發生銹蝕。對產生震動的機械設備要採取防震措施，以減少金屬疲勞的可能性。在必要的時候，要進行對金屬內部結構的檢測，對防止金屬疲勞也很有好處。 金屬疲勞所產生的裂紋會給人類帶來災難。然而，也有另外的妙用。現在，利用金屬疲勞斷裂特性製造的應力斷料機已經誕生。可以對各種性能的金屬和非金屬在某一切口產生疲勞斷裂進行加工。這個過程只需要1―2秒鍾的時間，而且，越是難以切削的材料，越容易通過這種加工來滿足人們的需要. 金屬疲勞原理是：金屬在一定振幅下能承受多少次的震動，超過這個次數就超過了金屬的疲勞極限，就會發生變行 如果振幅很大，就直接產生變形了，如果振幅很小，次數就可打到無限次 金屬疲勞 在交變應力作用下，金屬材料發生的破壞現象。機械零件在交變壓力作用下，經過一段時間後，在局部高應力區形成微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴展以致斷裂。疲勞破壞具有在時間上的突發性，在位置上的局部性及對環境和缺陷的敏感性等特點，故疲勞破壞常不易被及時發現且易於造成事故。應力幅值、平均應力大小和循環次數是影響金屬疲勞的三個主要因素。

❹ 什麼是疲勞設備

為什麼金屬疲勞時會產生破壞作用呢？這是因為金屬內部結構並不均勻，從而造成應力傳遞的不平衡，有的地方會成為應力集中區。與此同時，金屬內部的缺陷處還存在許多微小的裂紋。在力的持續作用下，裂紋會越來越大，材料中能夠傳遞應力部分越來越少，直至剩餘部分不能繼續傳遞負載時，金屬構件就會全部毀壞。

早在100多年以前，人們就發現了金屬疲勞給各個方面帶來的損害。但由於技術的落後，還不能查明疲勞破壞的原因。直到顯微鏡和電子顯微鏡相繼出現之後，使人類在揭開金屬疲勞秘密的道路上不斷取得新的成果，並且有了巧妙的辦法來對付這個大敵。

在金屬材料中添加各種「維生素」是增強金屬抗疲勞的有效辦法。例如，在鋼鐵和有色金屬里，加進萬分之幾或千萬分之幾的稀土元素，就可以大大提高這些金屬抗疲勞的本領，延長使用壽命。隨著科學技術的發展，現已出現「金屬免疫療法」新技術，通過事先引入的辦法來增強金屬的疲勞強度，以抵抗疲勞損壞。此外，在金屬構件上，應盡量減少薄弱環節，還可以用一些輔助性工藝增加表面光潔度，以免發生銹蝕。對產生震動的機械設備要採取防震措施，以減少金屬疲勞的可能性。在必要的時候，要進行對金屬內部結構的檢測，對防止金屬疲勞也很有好處。

金屬疲勞所產生的裂紋會給人類帶來災難。然而，也有另外的妙用。現在，利用金屬疲勞斷裂特性製造的應力斷料機已經誕生。可以對各種性能的金屬和非金屬在某一切口產生疲勞斷裂進行加工。這個過程只需要1―2秒鍾的時間，而且，越是難以切削的材料，越容易通過這種加工來滿足人們的需要.

金屬疲勞原理是：金屬在一定振幅下能承受多少次的震動，超過這個次數就超過了金屬的疲勞極限，就會發生變行 如果振幅很大，就直接產生變形了，如果振幅很小，次數就可打到無限次

金屬疲勞 在交變應力作用下，金屬材料發生的破壞現象。機械零件在交變壓力作用下，經過一段時間後，在局部高應力區形成微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴展以致斷裂。疲勞破壞具有在時間上的突發性，在位置上的局部性及對環境和缺陷的敏感性等特點，故疲勞破壞常不易被及時發現且易於造成事故。應力幅值、平均應力大小和循環次數是影響金屬疲勞的三個主要因素。

❺ 疲勞強度定義

疲勞強度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限。實際上，金屬材料並不可能作無限多次交變載荷試驗。一般試驗時規定，鋼在經受10ˇ7次、非鐵（有色）金屬材料經受10ˇ8次交變載荷作用時不產生斷裂時的最大應力稱為疲勞強度。當施加的交變應力是對稱循環應力時，所得的疲勞強度用σ–1表示。 許多機械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過程中各點的應力隨時間作周期性的變化，這種隨時間作周期性變化的應力稱為交變應力（也稱循環應力）。在交變應力的作用下，雖然零件所承受的應力低於材料的屈服點，但經過較長時間的工作後產生裂紋或突然發生完全斷裂的現象稱為金屬的疲勞。

疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一。據統計，在機械零件失效中大約有80%以上屬於疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經常造成重大事故，所以對於軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受交變載荷的零件要選擇疲勞強度較好的材料來製造。

研究歷史
疲勞強度
疲勞強度
1954 年，世界上第一款商業客機de Havilland Comet 接連發生了兩起墜毀事故，這使得「金屬疲勞」一詞出現在新聞頭條中，引起公眾持久的關注。這種飛機也是第一批使用增壓艙的飛行器，採用的是方形窗口。增壓效應和循環飛行載荷的聯合作用導致窗角出現裂紋，隨著時間的推移，這些裂紋逐漸變寬，最後導致機艙解體。Comet 空難奪去了68 人的生命，這場悲劇無時無刻不在提醒著工程師創建安全、堅固的設計。

自此以後，人們發現疲勞是許多機械零部件（例如在高強度周期性循環載荷下運行的渦輪機和其他旋轉設備）失效的罪魁禍首。

1867年 ，德國的A.沃勒展示了用旋轉彎曲試驗獲得的車軸疲勞試驗結果，把疲勞與應力聯系起來，提出了疲勞極限的概念，為常規疲勞設計奠定了基礎。第二次世界大戰中及戰後，通過對當時發生的許多疲勞破壞事故的調查分析，逐漸形成了現代的常規疲勞強度設計。1945年，美國的M.A.邁因納提出了線性損傷積累理論 。1953年，美國的A.K.黑德提出了疲勞裂紋擴展理論。之後，計算帶裂紋零件的剩餘壽命的具體應用，形成了損傷容限設計。20世紀60年代，可靠性理論開始在疲勞強度設計中應用。

在常規疲勞強度設計中，有無限壽命設計（將工作應力限制在疲勞極限以下，即假設零件無初始裂紋，也不發生疲勞破壞，壽命是無限的）和有限壽命設計（採用超過疲勞極限的工作應力，以適應一些更新周期短或一次消耗性的產品達到零件重量輕的目的，也適用於寧願以定期更換零件的辦法讓某些零件設計得壽命較短而重量較輕）。損傷容限設計是在材料實際上存在初始裂紋的條件下，以斷裂力學為理論基礎，以斷裂韌性試驗和無損檢驗技術為手段，估算有初始裂紋零件的剩餘壽命，並規定剩餘壽命應大於兩個檢修周期，以保證在發生疲勞破壞之前，至少有兩次發現裂紋擴展到危險程度的機會。疲勞強度可靠性設計是在規定的壽命內和規定的使用條件下，保證疲勞破壞不發生的概率在給定值（可靠度）以上的設計，使零部件的重量減輕到恰到好處。

疲勞強度演算法.
常規疲勞強度計算是以名義應力為基礎的，可分為無限壽命計算和有限壽命計算。零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關，它們之間的關系可以用應力一壽命曲線（σ-N曲線）和應變一壽命曲線（δ－Ν曲線）表示。應力一壽命曲線和應變一壽命曲線，統稱為S-N曲線。根據試驗可得其數學表達式：

σmN=C

式中：N應力循環數；

m、C材料常數。

在疲勞試驗中，實際零件尺寸和表面狀態與試樣有差異，常存在由圓角、鍵槽等引起的應力集中，所以，在使用時必須引入應力集中系數K、尺寸系數ε和表面系數β。

理論分析
疲勞強度
疲勞強度
疲勞的機制可以分成三個相互關聯的過程：

1. 裂紋產生

2. 裂紋延伸

3. 斷裂

FEA 應力分析可以預測裂紋的產生。許多其他技術，包括動態非線性有限元分析可以研究與裂紋的延伸相關的應變問題。由於設計工程師最希望從一開始就防止疲勞裂紋的出現，確定材料的疲勞強度。

裂紋開始出現的時間以及裂紋增長到足以導致零部件失效的時間由下面兩個主要因素決定：零部件的材料和應力場。材料疲勞測試方法可以追溯到19 世紀，由August Wöhler 第一次系統地提出並進行了疲勞研究。標准實驗室測試採用周期性載荷，例如旋轉彎曲、懸臂彎曲、軸向推拉以及扭轉循環。科學家和工程師將通過此類測試獲得的數據繪制到圖表上，得出每類應力與導致失效的周期重復次數之間的關系，或稱S-N 曲線。工程師可以從S-N 曲線中得出在特定周期數下材料可以承受的應力水平。

該曲線分為高周疲勞和低周疲勞兩個部分。一般來說，低周疲勞發生在10,000 個周期之內。曲線的形狀取決於所測試材料的類型。某些材料，例如低碳鋼，在特定應力水平（稱為耐疲勞度或疲勞極限）下的曲線比較平緩。不含鐵的材料沒有耐疲勞度極限。

大體來說，只要在設計中注意應用應力不超過已知的耐疲勞度極限，零部件一般不會在工作中出現失效。但是，耐疲勞度極限的計算不能解決可能導致局部應力集中的問題，即應力水平看起來在正常的「安全」極限以內，但仍可能導致裂紋的問題。

與通過旋轉彎曲測試確定的結果相同，疲勞載荷歷史可以提供關於平均應力和交替應力的信息。測試顯示，裂紋延伸的速度與載荷周期和載荷平均應力的應力比率有關。裂紋僅在張力載荷下才會延伸。因此，即使載荷周期在裂紋區域產生壓縮應力，也不會導致更大的損壞。但是，如果平均應力顯示整個應力周期都是張力，則整個周期都會導致損壞。

許多工況載荷歷史中都會有非零的平均應力。人們發明了三種平均應力修正方法，可以省去必須在不同平均應力下進行疲勞測試的麻煩：

Goodman 方法- 通常適用於脆性材料。

Gerber 方法- 通常適用於韌性材料。

Soderberg 方法- 通常最保守。

這三種方法都只能應用於所有相關聯的S-N 曲線都基於完全反轉載荷的情況。而且，只有所應用疲勞載荷周期的平均應力與應力范圍相比很大時，修正才有意義。實驗數據顯示，失效判據位於Goodman 曲線和Gerber 曲線之間。這樣，就需要一種實用的方法基於這兩種方法並使用最保守的結果來計算失效。

疲勞壽命的計算方法

對每個設計進行物理測試明顯是不現實的。在多數應用中，疲勞安全壽命設計需要預測零部件的疲勞壽命，從而確定預測的工況載荷和材料。計算機輔助工程(CAE) 程序使用三種主要方法確定總體疲勞壽命。這些方法是：

• 應力壽命方法(SN)

這種方法僅基於應力水平，只使用Wöhler 方法。盡管不適用於包含塑性部位的零部件，低周疲勞的精確度也乏善可陳，但這種方法最容易實施，有豐富的數據可供使用，並且在高周疲勞中有良好的效果。

• 應變壽命(EN)

這種方法可以對局部區域的塑性變形進行更詳細的分析，非常適合低周疲勞應用。但是，結果存在一些不確性。

• 線性彈性破壞力學(LEFM)

這種方法假設裂縫已經存在並且被檢測到，然後根據應力強度預測裂縫的增長。藉助計算機代碼和定期檢查，這種方法對大型結構很實用。由於易於實施並且有大量的材料數據可用，SN 是最常用的方法。

設計人員使用SN 方法計算疲勞壽命

在計算疲勞壽命時，應考慮等幅載荷和變幅載荷。

這種方法假設零部件在恆定的幅度、恆定的平均應力載荷周期下工作。通過使用SN 曲線，設計人員可以快速計算導致零部件發生失效的此類周期數量。而對於零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可採用Miner 規則來計算每種載荷情況的損壞結果，並將所有這些損壞結果合並起來獲得一個總體的破壞值。

其結果稱為「損壞因子」，是一個失效分數值。零部件在D = 1.0 時發生失效，因此，如果D = 0.35，該零部件的壽命已經消耗了35%。這一理論還認為由應力周期導致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個位置發生無關，並且損壞積累速度與應力水平無關。

這種方法假設零部件在恆定的幅度、恆定的平均應力載荷周期下工作。通過使用SN 曲線，設計人員可以快速計算導致零部件發生失效的此類周期數量。

而對於零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可採用Miner 規則來計算每種載荷情況的損壞結果，並將所有這些損壞結果合並起來獲得一個總體的破壞值。其結果稱為「損壞因子」，是一個失效分數值。零部件在D = 1.0 時發生失效，因此，如果D = 0.35，該零部件的壽命已經消耗了35%。這一理論還認為由應力周期導致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個位置發生無關，並且損壞積累速度與應力水平無關。

在真實的環境條件下，多數零部件承載的載荷歷史是不斷變化的，幅度和平均應力都是如此。因此，更為通用和現實的方法需要考慮變幅載荷，在這種情況下，應力盡管隨著時間循環反復，但其幅度是變化的，這就有可能將應力分解成載荷「塊」。在處理這種類型的載荷時，工程師使用一種稱為「雨流法計數」的技術。附錄B 討論如何研究FEA 疲勞結果，它就雨流法計數提供了更多信息。

在通過SN 方法研究疲勞方面，FEA 提供了一些非常優秀的工具，這是因為輸入由線彈性應力場組成，並且FEA 能夠處理多種載荷情況交互作用的可能情形。如果要計算最壞情況的載荷環境（這是一種典型方法），系統可以提供大量不同的疲勞計算結果，包括壽命周期圖、破壞圖以及安全系數圖。此外，FEA 可以提供較小主要交替應力除以較大主要交替應力的比率的圖解（稱為雙軸性指示圖），以及雨流矩陣圖。後者是一個3D 直方圖，其中的X 和Y 軸代表交替應力和平均應力，Z 軸代表每個箱所計的周期數。

設計方法
疲勞強度
疲勞強度
設計人員通常認為最重要的安全因素是零部件、裝配體或產品的總體強度。為使設計達到總體強度，工程師需要使設計能夠承載可能出現的極限載荷，並在此基礎上再加上一個安全系數，以確保安全。但是，在運行過程中，設計幾乎不可能只承載靜態載荷。在絕大多數的情況下，設計所承載的載荷呈周期性變化，反復作用，隨著時的推移，設計就會出現疲勞。

實際上，疲勞的定義為：「由單次作用不足以導致失效的載荷的循環或變化所引起的失效」。疲勞的徵兆是局部區域的塑性變形所導致的裂紋。此類變形通常發生在零部件表面的應力集中部位，或者表面上或表面下業已存在但難以被檢測到的缺陷部位。盡管我們很難甚至不可能在FEA 中對此類缺陷進行建模，但材料中的變化永遠都存在，很可能會有一些小缺陷。FEA 可以預測應力集中區域，並可以幫助設計工程師預測他們的設計在疲勞開始之前能持續工作多長時間。

對承受循環應力的零件和構件，根據疲勞強度理論和疲勞試驗數據，決定其合理的結構和尺寸的機械設計方法。機械零件和構件對疲勞破壞的抗力，稱為零件和構件的疲勞強度。疲勞強度由零件的局部應力狀態和該處的材料性能確定，所以疲勞強度設計是以零件最薄弱環節為依據的。通過改進零件的形狀以減小應力集中，或對最弱環節的表面層採用適當的強化工藝，便能顯著地提高其疲勞強度。應用疲勞強度設計能保證機械在給定的壽命內安全運行。

歐標儀器疲勞試驗機，測試各類材料及相關製品的疲勞測試。

影響因素
疲勞強度
疲勞強度
1、屈服強度

材料的屈服強度和疲勞極限之間有一定的關系，一般來說，材料的屈服強度越高，疲勞強度也越高，因此，為了提高彈簧的疲勞強度應設法提高彈簧材料的屈服強度，或採用屈服強度和抗拉強度比值高的材料。對同一材料來說，細晶粒組織比粗細晶粒組織具有更高的屈服強度。

2、表面狀態

最大應力多發生在彈簧材料的表層，所以彈簧的表面質量對疲勞強度的影響很大。彈簧材料在軋制、拉拔和卷制過程中造成的裂紋、疵點和傷痕等缺陷往往是造成彈簧疲勞斷裂的原因。

材料表面粗糙度愈小，應力集中愈小，疲勞強度也愈高。材料表面粗糙度對疲勞極限的影響。隨著表面粗糙度的增加，疲勞極限下降。在同一粗糙度的情況下，不同的鋼種及不同的卷制方法其疲勞極限降低程度也不同，如冷卷彈簧降低程度就比熱卷彈簧小。因為鋼制熱卷彈簧及其熱處理加熱時，由於氧化使彈簧材料表面變粗糙和產生脫碳現象，這樣就降低了彈簧的疲勞強度。

對材料表面進行磨削、強壓、拋丸和滾壓等。都可以提高彈簧的疲勞強度。

3、尺寸效應

材料的尺寸愈大，由於各種冷加工和熱加工工藝所造成的缺陷可能性愈高，產生表面缺陷的可能性也越大，這些原因都會導致疲勞性能下降。因此在計算彈簧的疲勞強度時要考慮尺寸效應的影響。

4、冶金缺陷

冶金缺陷是指材料中的非金屬夾雜物、氣泡、元素的偏析，等等。存在於表面的夾雜物是應力集中源，會導致夾雜物與基體界面之間過早地產生疲勞裂紋。採用真空冶煉、真空澆注等措施，可以大大提高鋼材的質量。

5、腐蝕介質

彈簧在腐蝕介質中工作時，由於表面產生點蝕或表面晶界被腐蝕而成為疲勞源，在變應力作用下就會逐步擴展而導致斷裂。例如在淡水中工作的彈簧鋼，疲勞極限僅為空氣中的10%~25%。腐蝕對彈簧疲勞強度的影響，不僅與彈簧受變載荷的作用次數有關，而且與工作壽命有關。所以設計計算受腐蝕影響的彈簧時，應將工作壽命考慮進去。

在腐蝕條件下工作的彈簧，為了保證其疲勞強度，可採用抗腐蝕性能高的材料，如不銹鋼、非鐵金屬，或者表面加保護層，如鍍層、氧化、噴塑、塗漆等。實踐表明鍍鎘可以大大提高彈簧的疲勞極限。

6、溫度

碳鋼的疲勞強度，從室溫到120℃時下降，從120℃到350℃又上升，溫度高於350℃以後又下降，在高溫時沒有疲勞極限。在高溫條件下工作的彈簧，要考慮採用耐熱鋼。在低於室溫的條件下，鋼的疲勞極限有所增加。

解決措施
根據疲勞破壞的分析，裂紋源通常是在有應力集中的部位產生，而且構件持久極限的降低，很大程度是由於各種影響因素帶來的應力集中影響。因此設法避免或減弱應力集中，可以有效提高構件的疲勞強度。可以從以下幾個方面來提高構件的疲勞強度。

1、合理設計構件的外形

構件截面改變越激烈，應力集中系數就越大。因此工程上常採用改變構件外形尺寸的方法來減小應力集中。如採用較大的過渡圓角半徑，使截面的改變盡量緩慢，如果圓角半徑太大而影響裝配時，可採用間隔環。既降低了應力集中又不影響軸與軸承的裝配。此外還可採用凹圓角或卸載槽以達到應力平緩過渡。

設計構件外形時，應盡量避免帶有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然變化處（階梯軸），當結構需要直角時，可在直徑較大的軸段上開卸載槽或退刀槽減小應力集中；當軸與輪轂採用靜配合時，可在輪轂上開減荷槽或增大配合部分軸的直徑，並採用圓角過渡，從而可縮小輪轂與軸的剛度差距，減緩配合面邊緣處的應力集中。

2、提高構件的表面加工質量

一般說，構件表層的應力都很大，例如在承受彎曲和扭轉的構件中，其最大應力均發生在構件的表層。同時由於加工的原因，構件表層的刀痕或損傷處，又將引起應力集中。因此，對疲勞強度要求高的構件，應採用精加工方法，以獲得較高的表面質量。特別是對高強度鋼這類對應力集中比較敏感的材料，其加工更需要精細。

3、提高構件表面強度

常用的方法有表面熱處理和表面機械強化兩種方法。表面熱處理通常採用高頻淬火、滲碳、氰化、氮化等措施，以提高構件表層材料的抗疲勞強度能力。表面機械強化通常採用對構件表面進行滾壓、噴丸等，使構件表面形成預壓應力層，以降低最容易形成疲勞裂紋的拉應力，從而提高表層強度。

❻ 金屬軸向疲勞試驗方法中選定的載荷和頻率是多少

金屬疲勞試驗是指通過金屬材料實驗測定金屬材料的σ-1,繪制材料的S-N曲線,進而觀察疲勞破壞現象和斷口特徵,進而學會對稱循環下測定金屬材料疲勞極限的方法.實驗設備一般有疲勞試驗機和游標卡尺.在足夠大的交變應力作用下,於金屬構件外形突變或表面刻痕或內部缺陷等部位,都可能因較大的應力集中引發微觀裂紋.分散的微觀裂紋經過集結溝通將形成宏觀裂紋.已形成的宏觀裂紋逐漸緩慢地擴展,構件橫截面逐步削弱,當達到一定限度時,構件會突然斷裂.金屬因交變應力引起的上述失效現象,稱為金屬的疲勞.靜載下塑性性能很好的材料,當承受交變應力時,往往在應力低於屈服極限沒有明顯塑性變形的情況下,突然斷裂.疲勞斷口明顯地分為兩個區域：較為光滑的裂紋擴展區和較為粗糙的斷裂區.裂紋形成後,交變應力使裂紋的兩側時而張開時而閉合,相互擠壓反復研磨,光滑區就是這樣形成的.載荷的間斷和大小的變化,在光滑區留下多條裂紋前沿線.至於粗糙的斷裂區,則是最後突然斷裂形成的.統計數據表明,機械零件的失效,約有70%左右是疲勞引起的,而且造成的事故大多數是災難性的.因此,通過實驗研究金屬材料抗疲勞的性能是有實際意義的.

❼ 什麼是材料疲勞極限的應力幅值准確定義是什麼

材料在時高時低的應力循環作用下會產生疲勞。
對於某些設備工況,其最高應力和最低應力值是固定不變的,最高應力值與最低應力值的和除於2稱為循環應力的應力平均值,最高應力值與應力平均值的差或者應力平均值與最低應力值的差就稱為循環應力的應力幅值.在實際計算中,應力幅值等於最高應力值與最低應力值的差的一半,而應力平均值也往往是疲勞問題的考慮因素之一.
較大的應力幅疲勞壽命少,較小的應力幅疲勞壽命長,不同的應力幅下有不同的疲勞壽命即疲勞極限,對於同一種材料,它們不是唯一的.
疲勞與靜力破壞的區別
材料力學是根據靜力實驗來確定材料的機械性能(比如彈性極限、屈服極限、強度極限)的，這些機械性能沒有充分反映材料在交變應力作用下的特性。因此，在交變載荷作用下工作的零件或結構，如果還是按靜載荷去設計，在使用過程中往往會發生突發性故障。
疲勞破壞與傳統的靜力破壞有著許多明顯的本質區別:
一、靜力破壞是一次最大載荷作用下的破壞:疲勞破壞是多次反復載荷作用下的破壞，它不是短期內發生的，而是要經歷一定的時間，甚至很長時間才發生破壞。
二、當靜應力小於屈服極限或強度極限時，不會發生靜力破壞;而交變應力在遠小於靜強度極限，甚至小於屈服極限的情況下，疲勞破壞就可能發生。
三、靜力破壞通常有明顯的塑性變形產生:疲勞破壞通常沒有外在宏觀的顯著塑性變形跡象，哪怕是塑性良好的金屬也這樣，就像脆性破壞一樣，事先不易覺察出來，這就表明疲勞破壞具有更大的危險性。

❽ 工況是什麼

工況：
設備在和其動作有直接關系的條件下的工作狀態。
如：1.發動機在燃料消耗率最低時的運行狀態稱「經濟工況」；在負荷超過額定值時的運行狀態稱「超載工況」
內燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況，以該時刻內燃機輸出的有效功率和曲軸轉速表示。曲軸轉速即為內燃機轉速。
2.兩位兩通閥，A孔通，B不通屬於一種工況，B孔通，A孔不通也屬於一種工況。
水泵工況曲線。
在生產過程中的狀況或工藝條件也可稱為工況，在設計的時候設定的一個初始的狀況稱為設計工況。
如：復雜工況、特殊工況。
在定製非標設備前，設備廠家也會要求買方提供設備相應的工況，即生產工藝條件。

❾ 「金屬疲勞現象」是指什麼呢

金屬疲勞是指材料、零構件在循環應力或循環應變作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數後產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。

當材料和結構受到多次重復變化的載荷作用後，應力值雖然始終沒有超過材料的強度極限，甚至比彈性極限還低的情況下就可能發生破壞，這種在交變載荷重復作用下材料和結構的破壞現象，就叫做金屬的疲勞破壞。

疲勞斷裂的特徵是金屬疲勞現象，疲勞斷裂應力（周期載荷中的最大應力）遠比靜載荷下材料的抗拉強度低，甚至比屈服強度也低得多。不管是脆性材料或延性材料，其疲勞斷裂在宏觀上均表現為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂，故疲勞斷裂一般表現為低應力脆斷。

疲勞破斷是損傷的積累，積累到一定程度，即裂紋擴展到一定程度後才突然斷裂。所以疲勞斷裂是與時間有關的斷裂。在恆應力或恆應變下，疲勞將由三個過程組成：裂紋的形成（形核）；裂紋擴展到臨界尺寸，餘下斷面的不穩定斷裂。

材料抵抗疲勞載荷的抗力比一般靜載荷要敏感得多。疲勞抗力不僅決定於材料本 身，而且敏感地決定於構件的形狀，尺寸、表面狀態、服役條件和所處環境等。

(9)設備的疲勞工況是多少次擴展閱讀；

防止疲勞損壞，在金屬材料中添加各種「維生素」是增強金屬抗疲勞的有效辦法，例如，在鋼鐵和有色金屬里，加進萬分之幾或千萬分之幾的稀土元素，就可以大大提高這些金屬抗疲勞的本領，延長使用壽命。

隨著科學技術的發展，現已出現「金屬免疫療法」新技術，通過事先引入的辦法來增強金屬的疲勞強度，以抵抗疲勞損壞。此外，在金屬構件上，應盡量減少薄弱環節，還可以用一些輔助性工藝增加表面光潔度，以免發生銹蝕。

對產生震動的機械設備要採取防震措施，以減少金屬疲勞的可能性。在必要的時候，要進行對金屬內部結構的檢測，對防止金屬疲勞也很有好處。

❿ 補償器的疲勞壽命次數是什麼意思

波紋補償器疲勞次數、安全壽命與補償量

為方便用戶合理選擇產品，樣本中列出補償器在幾種疲勞次數破壞次數下的補償量，如通用型、軸向性補償器，有疲勞破壞次數N為15000次時的補償量；曲管壓力平衡式補償器有疲勞破壞次數N為45000次時的補償量；矩形軸向補償器有1500次、3000次時的補償量。用戶可根據所需產品工作環境與使用壽命來選擇不同疲勞次數下的補償量。
疲勞破壞次數是根據波紋管的結構參數，壓力值和補償量，通過計算和實驗而得。由於波紋管的疲勞問題是一個比較復雜的問題，其數據的覆蓋面較大，因此國家有關標准規定在確定補償器使用疲勞壽命時，起安全系數一般分為四種：
1，對於易燃、易爆、劇腐、劇毒之類容器及大型換熱器等設備所用波紋補償器，取≥15；
2，對於工業生產及人民生活必須的水、電、氣三線所用波紋補償器，取≥10；
3，對於大位移、少循環、直通熱源的主蒸汽管道及常通、長輸埋地管道之類用波紋補償器，取≥5；
4，對於設備中吸收機械振動或其它專門場合使用的波紋補償器，取≥2。