03-金属材料疲劳性能及其描述
材料疲劳性能
一、 交变载荷及其描述
1、概念：交变载荷是指大小、方向或大小和
方向都随时间作周期性变化或非周期性变化的 一类载荷.
交变应 力是单位面
积上的平均 载荷.
1
一、 交变载荷及其描述
2
一、 交变载荷及其描述
3
一、 交变载荷及其描述
2、交变载荷的描述方法 （1）最大循环应力 σmax 最小循环应力 σmin （2）平均应力 σm＝（σmax＋σmin）/2 （3）应力半幅 σa＝（σmax－σmin）/2 （4）应力循环比 r＝σmin/σmax A对称循环: σm =0 ,r＝－1 B不对称循环: σm ≠ 0 ,－1＜r＜1; σa >
两种定义: A.按循环次数 B.到破坏所需
的时间
（2）疲劳曲线（S-N曲线）
A.底循环疲劳区：高应力,明显塑变,应力 超出弹性极限,循环次数低于105
B.高循环疲劳区：低应力,无明显塑变,应力 未超出弹性极限, 循环次数高于105
C.无限寿命区（安全区）:应力低于材料的 疲劳强度.
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二、疲劳破坏的概念和特点
33
一、疲劳曲线 1、 疲劳曲线
在交变载荷下，金属所承受的最大交变应 力（σmax或S）与断裂循环周次（N）之间的关 系曲线称为疲劳曲线，如下图所示。
3．疲劳破坏的特点
疲劳破坏与静载或一次性冲击加载破坏比较具 有以下特点：
（1）该破坏是一种潜藏的突发性破坏
在静载下显示韧性或脆性破坏的材料，在疲劳 破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂， 易引起安全事故和造成经济损失．
（2） 疲劳破坏属低应力循环延时断裂
对于疲劳寿命的预测就显得十分重要和必要
金属材料的力学性能-疲劳强度
金属材料的力学性能-疲劳强度疲劳强度：机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。
在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。
一般试验时规定，钢在经受107次、非铁（有色）金属材料经受108次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。
疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。
据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于材料的可靠性和使用寿命具有重要影响。
疲劳是指在受到交变应力作用下，材料在一定应力水平下发生疲劳破坏的现象。
了解金属材料的疲劳性能，对于设计合理的工程结构和延长材料使用寿命具有重要意义。
本文将从疲劳破坏的基本概念、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面进行探讨。
一、疲劳破坏的基本概念疲劳破坏是指在受到交变应力作用下，材料在应力水平远低于其静态强度的情况下发生破坏的现象。
疲劳破坏具有突发性、随机性和不可逆性的特点，是一种典型的疲劳失效形式。
在实际工程中，很多零部件的失效都是由于疲劳破坏引起的，因此疲劳性能的研究对于提高工程结构的可靠性至关重要。
二、影响疲劳性能的因素1. 应力水平：应力水平是影响金属材料疲劳性能的重要因素之一。
通常情况下，应力水平越高，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在设计工程结构时，需要合理控制应力水平，避免超过材料的承受范围。
2. 循环次数：循环次数也是影响疲劳性能的重要因素。
循环次数越多，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在实际工程中，需要对工件的使用情况进行合理评估，避免因为频繁的应力循环导致疲劳破坏。
3. 材料的性能：材料的组织结构、化学成分、热处理工艺等都会影响其疲劳性能。
一般来说，晶粒细小、组织均匀的材料具有较好的疲劳性能。
此外，合理的热处理工艺也能够提高材料的抗疲劳能力。
4. 环境因素：环境因素如温度、湿度等也会对金属材料的疲劳性能产生影响。
高温、潮湿的环境会加剧材料的疲劳破坏，因此在实际工程中需要考虑环境因素对材料性能的影响。
三、提高金属材料疲劳性能的方法1. 合理设计：在工程结构设计阶段，需要合理选择材料、设计结构，避免应力集中和过大的应力水平，从而提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：通过表面处理如喷丸、镀层等方式，可以提高材料的表面硬度和耐疲劳性能，延长材料的使用寿命。
3. 热处理工艺：合理的热处理工艺可以改善材料的组织结构，提高其抗疲劳能力，从而延长材料的疲劳寿命。
金属材料疲劳
金属材料疲劳金属材料疲劳是指金属在受到循环应力作用下，随着时间的推移逐渐产生裂纹并最终破坏的现象。
疲劳是金属材料的一种重要破坏形式，也是工程实践中不可忽视的问题。
本文将从金属材料疲劳的基本原理、影响因素以及预防措施等方面进行探讨。
首先，金属材料疲劳的基本原理是由于金属在受到交变应力作用下，其晶格结构发生变化，从而引起金属内部的微观损伤，最终导致裂纹的生成和扩展。
这种微观损伤主要包括位错的运动和集聚、晶界的滑移和变形等。
随着循环载荷的不断作用，这些微观损伤逐渐积累，最终导致金属材料的疲劳破坏。
其次，金属材料疲劳受到许多影响因素的制约。
首先是应力水平的大小，循环载荷的幅值越大，金属材料的疲劳寿命就越短。
其次是应力的频率，循环载荷的频率越高，金属材料的疲劳寿命也越短。
此外，温度、环境介质、金属材料的组织结构等因素也会对金属材料的疲劳性能产生重要影响。
为了预防金属材料的疲劳破坏，可以采取一系列的措施。
首先是对金属材料进行合理的设计，尽量避免应力集中和裂纹的敏感区域。
其次是对金属材料进行表面处理，提高其抗疲劳性能。
此外，可以采用合适的工艺控制和热处理手段，提高金属材料的抗疲劳性能。
另外，科学合理地进行应力分析和寿命预测，也是预防金属材料疲劳破坏的重要手段。
总之，金属材料疲劳是一种普遍存在的现象，对于工程实践具有重要的影响。
了解金属材料疲劳的基本原理和影响因素，采取有效的预防措施，对于延长金属材料的使用寿命，提高工程结构的安全性具有重要意义。
因此，我们应该加强对金属材料疲劳的研究和应用，不断提高金属材料的抗疲劳性能，为工程实践提供更加可靠的保障。
通过对金属材料疲劳的基本原理、影响因素和预防措施的探讨，我们可以更加深入地了解金属材料疲劳的本质，为工程实践提供更加可靠的保障。
希望本文能够对相关领域的研究和实践工作有所帮助，推动金属材料疲劳领域的进一步发展。
金属材料疲劳强度
金属材料疲劳强度引言：金属材料在使用过程中经常会受到变形和应力的作用，长期使用后容易出现疲劳现象。
疲劳强度是评估材料在疲劳加载下的抗疲劳性能的重要指标。
本文将介绍金属材料疲劳强度的概念、影响因素以及测试方法。
一、疲劳强度的概念疲劳强度是指材料在循环加载下承受的最大应力，也称为疲劳极限。
其单位为MPa或N/mm²。
疲劳强度是金属材料的重要性能指标之一，对材料的使用寿命和可靠性有着重要影响。
二、影响因素1. 材料的组织结构：晶体结构的排列方式、晶粒大小和晶界的形态对疲劳强度有着显著影响。
晶粒越细小，晶界越强固，材料的疲劳强度越高。
2. 表面质量：表面缺陷如裂纹、划痕等会成为疲劳起始点，导致疲劳破坏的发生。
因此，良好的表面质量有助于提高疲劳强度。
3. 加工硬化：金属材料经过加工后，晶粒会细化，晶界也会变得更加强固，因此加工硬化能够提高材料的疲劳强度。
4. 温度：温度对金属材料的疲劳强度有一定影响。
一般情况下，随着温度的升高，材料的疲劳强度会降低。
5. 应力水平：应力水平是指材料在循环加载下所受到的应力大小。
较低的应力水平可以提高材料的疲劳强度。
三、测试方法1. S-N曲线法：该方法是目前应用最广泛的疲劳试验方法之一。
实验中通过不同应力水平下的循环加载，记录下材料的疲劳寿命，然后绘制S-N曲线，得出疲劳强度。
2. 破坏断口分析法：该方法通过观察材料的疲劳破坏断口来判断疲劳强度。
根据断口的形貌、特征来分析疲劳破坏的机制和强度。
3. 微观结构分析法：该方法通过显微镜、扫描电镜等工具对材料的微观结构进行观察和分析，进而推断疲劳强度。
结论：金属材料的疲劳强度是评估材料抗疲劳性能的重要指标。
疲劳强度受到多种因素的影响，如材料的组织结构、表面质量、加工硬化、温度和应力水平等。
为了准确评估材料的疲劳强度，可以采用S-N 曲线法、破坏断口分析法和微观结构分析法等测试方法。
通过研究和提高材料的疲劳强度，可以延长材料的使用寿命，提高产品的可靠性。
疲劳性能
创新点 研究范围可不可以扩展到 有机物呢，比如肌肉组织， 木头纤维。。。。。
从这里出发，我在想会不 会疲劳不只是一种力学行 为，而对于光电声磁这些 物理行为也有意义
比较确8年出了一起事 故，一列高速列车出轨， 造成100多人死亡
国际民航组织 (ICAO)发表的 “涉及金属疲劳断裂的重大飞机失 事调查”指出： 80年代以来，由金属疲劳断裂 引起的机毁人亡重大事故，平均每 年100次。(不包括中、苏)Int. J. Fatigue, Vol.6, No.1, 1984
②宏观裂纹扩展阶段 （图）
③瞬时断裂阶段 （图）
（3）.抗疲劳性能测定
衡量金属材料的抗疲劳性 能的参数是疲劳极限
单点法、
传统试验方法
疲劳极限的测量方法包括 两大类，传统试验方法和 新实验方法。传统的试验 方法包括，单点法、成组 法、升降法等。新的试验 方法包括热敏电阻测温法、 红外热像法。
成组法、
另一类是外因，包括材料的表面形态和载荷形式
金属疲劳断裂的机理
疲劳断裂过程分为疲劳裂纹的萌生、 稳定扩展、失稳断裂三个阶段
金属疲劳断裂断口分析
对金属的断口进行分析可以得到很所有用的讯息： 对零部件进行疲劳寿命估算 确定构件形成裂纹的时间, 评价其制造质量 正确分析事故原因, 解决工程实际问题
图
疲劳研究的一些 方向 1.对于某种具体材料的疲 劳性能以及断裂的机理， 比如：水泥、混凝土 2.形成关于疲劳寿命预测的 理论，或者利用实验条件对 已有理论进行比较，或者对 其进行修正 3.研究铁磁材料的磁疲劳 性能
升降法
新的试验方法
热敏电阻测温法 红外热像法
4.疲劳寿命
对疲劳寿命进行研 究的工具是：疲劳 寿命曲线又称为 Wohler曲线，习惯 上也称作S-N曲线。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能
金属材料是工程结构中常用的材料之一，其在使用过程中会受到循环载荷作用，极易发生疲劳破坏。
因此，研究金属材料的疲劳性能对于提高工程结构的可靠性和安全性具有重要意义。
疲劳失效
概念
疲劳失效是指在循环载荷的作用下，材料在较小应力水平下发生裂纹并最终导致破坏的现象。
相比于静态载荷下的破坏，疲劳失效具有突发性和难以预测性。
影响因素
应力幅值
循环次数
加工和制造缺陷
材料缺陷
疲劳性能评定
S-N曲线
S-N曲线是描述材料在不同应力水平下经历不同循环次数后的疲
劳寿命的图示曲线。
通过S-N曲线可以评定材料在特定应力水平下的
疲劳性能。
疲劳极限
疲劳极限是指材料在特定条件下所能承受的最高循环载荷，超过
这个载荷将会导致材料的疲劳失效。
疲劳极限是评定材料抗疲劳性能
的重要参数之一。
提高金属材料的疲劳性能
表面处理
通过表面处理方法如喷丸、镀层等可以有效提高金属材料的表面
质量和抗裂纹扩展能力，从而提高其抗疲劳性能。
热处理
采用适当的热处理工艺，如淬火、回火等可以改善金属组织结构，消除内部应力集中，提高金属材料的抗疲劳性能。
材料改进
采用先进的合金设计和制备技术，选择合适的合金元素配比和显
微组织形态，可以显著提高金属材料的疲劳寿命。
结语
金属材料的疲劳性能是工程结构安全性和可靠性的重要保证。
通
过对金属材料疲劳失效机制和影响因素的深入理解，以及针对性的改
进手段，可以有效提高金属材料的疲劳性能，推动工程结构向更安全、更可靠的方向发展。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
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第3章金属材料疲劳性能及其描述3.1金属材料的拉伸特性3.2金属的循环应力应变特性3.3金属材料的S-N曲线3.4金属材料的ε-N曲线参考书目2第3章金属材料疲劳性能及其描述3.1 金属材料的拉伸特性材料的和定义为：e =试件加载后的长度改变−量L试件标距原始长度LLS =载荷P试件加载前的截面积A材料的和定义为：σ=载荷P试件瞬时截面积Ad瞬时伸长量d LL ⎛⎜⎜LL⎞⎟⎟⎝⎠⇒dε=ln瞬时长度LLNUAA航空宇航学院姚卫星©3第3章金属材料疲劳性能及其描述3.1 金属材料的拉伸特性工程应力S和应变e与真实应力σ和应变ε的关系：()ε=+ln1eσ=+S(1e)NUAA航空宇航学院姚卫星©4第3章金属材料疲劳性能及其描述3.1 金属材料的拉伸特性真实应力σ和应变ε的关系可用Ramberg-Osgood模型描述：ε=σσ+⎜⎛⎜E K⎝⎞⎟⎠1nK——强度系数，n——应变硬化指数。
就绝大多数工程结构材料而言，对于单调拉伸曲线可作如下假定：①单调拉伸和单调压缩曲线关于原点O反对称；②在屈服极限A点以内是直线。
NUAA航空宇航学院姚卫星©3.2 金属材料循环σ-ε曲线弹性:弹塑性:3.2 金属材料循环σ-ε曲线"循环硬化/软化"循环蠕变/松弛"Bauschinger效应"Mashing特性"记忆特性"稳态循环σ-ε曲线"瞬态循环σ-ε曲线7第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.1 循环硬化/软化当外加循环应力—应变使材料进入塑性后，由于反复产生塑性变形，使金属的塑性流动特性改变，材料抵抗变形的能力增加或减小，这种现象称为循环硬化或循环软化。
¾应力控制¾应变控制¾材料¾稳定性问题NUAA航空宇航学院姚卫星©应力控制应力控制下材料的循环硬化应力控制下材料的循环软化应力控制应力控制下材料的循环软化SAE1045钢的循环软化应变控制应变控制下材料的循环硬化应变控制下材料的循环软化应变控制应变控制下材料的循环软化完全退火状态铜的循环硬化材料的硬化/软化的判断材料的循环硬化或软化特性与材料的屈强比σS/σb：‰σS/σb<0.7 的材料为循环硬化材料；‰σS/σb>0.8 的材料为循环软化材料；‰σS/σb=0.7~0.8 的材料无法确定。
材料的循环硬化或软化特性也可用断裂延性εf判断：Óεf<50％的材料为循环硬化材料；Óεf>50%的材料为循环软化材料；Óεf在50％附近的材料无法确定。
NUAA航空宇航学院姚卫星©稳定性问题金属材料的循环稳定与不稳定有二种观点：¾在一定的循环数后，滞后环趋于稳定¾直到疲劳破坏，循环硬化/软化一直存在，只是越来越小。
3.2.2 循环蠕变/松弛循环蠕变具有明显蠕变行为的材料的典型应力－应变曲线NUAA航空宇航学院姚卫星©15第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.2 循环蠕变/松弛循环松弛16第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.3 Bauschinger效应在一定量的拉伸或压缩塑性形变之后再进行反向加载时，材料的屈服强度会低于连续形变的屈服强度，这一现象被称之为Bauschinger效应。
它是影响迟滞回线几何形状的重要因素。
NUAA航空宇航学院姚卫星©17第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.4 Mashing特性A B C DAB C DG F H EEFGH若将图中迟滞回线的最低点E、F、G、H平移到与坐标原点O相重合，如果迟滞回线的最高点A、B、C、D的边线与上行段迹线相吻合，则该材料称为Masing材料，即其具有Masing特性。
反之，则该材料不具有Masing特性，称为非Masing材料。
NUAA航空宇航学院姚卫星©18第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.5 记忆特性材料的记忆特性是指材料在循环载荷作用下应力—应变响应似乎能够记得曾经经历过的变形的特性。
用以描述材料记忆特性的手段是可用性系数。
A B C D E F G H I J K 加载点σ(MPa)650-450720460750-750350-45055070550ε(%)0.8-0.2 1.20.6 1.5-1.5-0.5-0.90.1-0.220.5 NUAA航空宇航学院姚卫星©3.2.5 记忆特性拉伸可用性系数F+(j,p)j p O A B C D E F G H I J K…① 1.00 2.000.8602020 1.60② 1.00 2.0000201000③ 1.00 1.0000211000④ 1.00.50.5000222110⑤ 1.0 1.0 1.00.80.80.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5压缩可用性系数F-(j,p)j p O A B C D E F G H I J K…① 1.0 2.00 2.0 1.14 2.00 2.00 2.00.4 2.0② 1.0 2.00 2.0 2.0 2.00 2.0 1.0 2.0 2.0 2.0③ 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 2.00 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0④ 1.0 1.5 1.5 2.0 2.0 2.0000 1.0 1.0 2.0⑤ 1.0 1.0 1.0 1.2 1.2 1.50.50.50.50.50.50.5NUAA航空宇航学院姚卫星©3.2.6 稳态循环σ-ε曲线材料的稳态循环应力—应变曲线描述了当材料的瞬态行为达到了相对稳定状态时的应力—应变关系。
稳态循环- 曲线稳态循环应力—应变曲线是由在应变比Rε=-1下的应变控制疲劳试验得到的。
将不同应变水平下0的稳态滞后环的尖点连接起来后得到的曲线就是稳态循环应力—应变曲线。
NUAA航空宇航学院姚卫星©21第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.6 稳态循环σ-ε曲线1400 18001200150010001200800900600400 200 单调拉伸循环稳定600300单调拉伸循环稳定0 1 2 3 4 5 60 1 2 3 4 5 6 7 8e(%) e(%) 循环软化材料30CrMnSiA 循环软化材料30CrMnSiNi2ANUAA航空宇航学院姚卫星©22第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.6 稳态循环σ-ε曲线700 800700600600500500400400300200300单调拉伸循环稳定200 单调拉伸稳定循环1001000 1 2 3 4 5 6 7 80 2 4 6 8 10 12e(%) e(%)循环硬化材料LY12-CZ 循环硬化材料LC4-CSNUAA航空宇航学院姚卫星©23第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.6 稳态循环σ-ε曲线稳态循环应力－应变曲线表达式：εa=ε+εae ap=σaE+⎛⎜⎝σa′K⎞⎟⎠1′n材料E/GPaσSMPa σb/MPaεf/%K/MPanK’/MPan’LY12-CZ7133247630.925450.0896460.067 2024-T3517337946928.004550.0326550.065 LC4-CS7357161418.157750.0639500.080 LC9-CS7251856023.577250.0719060.101 30CrMnSiNi2A2001302165574.0023550.09126480.13030CrMnSiA2031022117777.2714750.06317620.130GC42001513187563.3231500.14734110.140 NUAA航空宇航学院姚卫星©3.2.6 稳态循环σ-ε曲线稳态Δσ—Δε曲线：J. Morrow提出：Δσ—Δε曲线是由循环σ—ε曲线放大1倍后所得到的曲线。
从0加载到A点是单调加载，遵循循环σ—ε曲线；从A点反向加载到B点，遵循双倍Δσ—Δε曲线。
Δσ—Δε曲线上每段的长度是σ—ε曲线相应段的2倍。
NUAA航空宇航学院姚卫星©3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线基本假设：①各支瞬态曲线线性段的斜率是相同的，即弹性模量E相同，只是直线段的长度不同，也即屈服强度不同；②各支瞬态曲线的曲线段的形态相同；③循环硬化材料，随着循环数的增加，直线段的长度不断增长，直至饱和；而循环软化材料，随着循环数的增加，直线段的长度不断缩短，直至饱和。
NUAA航空宇航学院姚卫星©3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线第一次循环的σ—ε曲线称为骨架曲线。
用屈服强度增量来表示直线段的变化，则第i次循环的屈服强度可表示为：σY =σ+δi Y1 σYiJhansale 模型：对称应变循环下(Rε=-1)：⎛−1δY i YS C σ=σ⎜δ1⎞⎟⎠⎝iHSδσδσYS δσYS 是屈服强度增量的饱和值，循环硬化材料>0，循环软化<0；YSC是循环硬化/循环软化系数。
HSNUAA航空宇航学院姚卫星©27第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线Jhansale 模型：对不称应变循环下(Rε≠-1)：NUAA航空宇航学院姚卫星©28第3章金属材料疲劳性能及其描述3.2.7 瞬态循环σ-ε曲线杨庆雄模型：5种常用航空材料试验结果拟合：⎧1 ⎫⎧⎫⎪⎪log i⎡⎤(i) (i) (i) (i) (i)aεa a a a⎪⎪⎪⎪⎢⎥a2 ⎪⎪11 12 13 14 15δσ[]( 4) =⎨⎬[]A A A A ⎨⎬⎪(log )i⎪A 1 R R⎢a a a a a⎥=(i) (i) ) i2 ) ∈(i(i(i)ε2 iεεaY i 1 2 3 4 3⎢21 22 24 ⎥23 25(log i) ⎪⎪⎪⎪ε3(i) (i) (i) (i) (i)a a a a a⎢⎥⎪⎪⎣⎦a ⎪⎪4(log i) 31 3233 34 35⎩⎭⎪ε⎪4⎩⎭aNUAA航空宇航学院姚卫星©29第3章金属材料疲劳性能及其描述3.3 金属材料的S-N曲线为了评价和估算疲劳寿命或疲劳强度，需要建立外载荷与寿命之间的关系。
，或称之为Wöhler曲线。
"S-N曲线"等寿命曲线"疲劳极限"疲劳极限图"P-S-N曲线NUAA航空宇航学院姚卫星©3.3.1 S-N曲线S-N曲线低周疲劳区(LCF)高周疲劳区(HCF)亚疲劳区(SF)NUAA航空宇航学院姚卫星©3.3.1 S-N曲线S-N曲线表达式：指数函数公式：N⋅eαS=⇒lg =+C N ab S幂函数公式：Sα=⇒lg =+lgN C N a bSBasquin公式：b S a =σf′(2 )NWeibull公式：N S(S S) f =−f =−f a aeb三参数公式：⎛+S S⎜1Cα⎞⎟N⎠=e⎝NUAA航空宇航学院姚卫星©3.3.1 S-N曲线有关材料S-N曲线：K T对S-N曲线的影响LY12B-CZ厚板，应力比R=0.1，轴向加载&30CrMnSiNi2A棒材，应力比R=0.1，轴向加载& NUAA航空宇航学院姚卫星©3.3.1 S-N曲线有关材料S-N曲线：R对S-N曲线的影响LY12-CS板材，应力集中系数K=1，轴向加载&TLY12-CS板材，应力集中系数K=3，轴向加载&TNUAA航空宇航学院姚卫星©。