疲劳的基础知识
不同的外部载荷造成不同的疲劳破坏形式，由此可以将疲劳分为：机械疲 劳—仅有外加应力或应变波动造成的疲劳失效；蠕变疲劳—循环载荷同高温联 合作用引起的疲劳失效；热机械疲劳—循环载荷和循环温度同时作用引起的疲 劳失效；腐蚀疲劳—在存在侵蚀性化学介质或致脆介质的环境中施加循环载荷 引起的疲劳失效；滑动接触疲劳和滚动接触疲劳—载荷的反复作用与材料间的 滑动和滚动接触相结合分别产生的疲劳失效；微动疲劳—脉动应力与表面间的 来回相对运动和摩擦滑动共同作用产生的疲劳失效 .
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1. 引言
1.5 疲劳问题研究的分类:
1）疲劳裂纹的形成和扩展机理、规律方面的基础性研究 ; 2) 疲劳强度设计以及提高疲劳强度的有效途径等应用性研究。 指出的是:
应用性研究虽然借鉴了基础性研究的成果，但因为它需要考虑更多的实 际影响因素，所以它的研究更为复杂和困难。
关于疲劳寿命的预测和疲劳强度设计等应用性研究要少得多，远远落后 于实际工程的需求。
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3. 疲劳设计方法
3.2 安全寿命设计
无限寿命设计要求将构件中的使用应力控制在很低的水平，材料的潜能得不到充 分发挥，对于并不需要经受很多循环次数的构件，无限寿命设计就很不经济。
使构件在有限长设计寿命内，不发生疲劳破坏的设计，称之为安全寿命设计（ safe-life design)或有限寿命设计，飞机、车辆等大多数都采用安全寿命设计。
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材料科学研究疲劳问题，着重材料在反复载荷作用下材料中损伤出现 和演化的机制；
宏观力学着重研究光滑或简单缺口试验件在反复载荷作用下的力学行 为；
结构或机械设计研究人员则着重抗疲劳设计的研究。
3. 疲劳设计方法
3.1 无限寿命设计
“对于疲劳，应力幅比构件承受的最大应力更重要。应力幅越大，疲劳寿 命越短；应力幅小雨某一极限值时，将不发生疲劳破坏”。
σ max σm t
除承受有动载荷外，还有静载分量荷时，动静载荷的共同作用下的 应力-时间变化曲线 。
？有什么特点：平移一个了静应力分量。
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4 疲劳载荷类型与S-N曲线
4.1 疲劳载荷的类型与基本术语
5）应力比，有时又称为不对称系数
R min max
当R=-1时的循环应力即为对称循环应力，当R≠0时统称不对称循环应 力。其中，R=0时为拉伸脉动应力循环，R=-∞时为压缩脉动循环，R=1 是静载荷
大连交通大学Leabharlann 2. 疲劳的基本概念2.4 疲劳寿命
疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的循环载荷的次数或时间。 从疲劳损伤发展过程看，有二阶段疲劳寿命模型、三阶段疲劳寿命模型和 多阶段疲劳寿命模型。
二阶段疲劳寿命模型
三阶段疲劳寿命模型
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多阶段疲劳寿命模型
2. 疲劳的基本概念
2.5 疲劳研究的三个尺度
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1. 引言
1.1 几个基本概念：
（1）疲劳破坏：零件或构件由于交变载荷的反复作用，在它所承受的交变应力尚未 达到静强度设计的许用应力情况下就会在零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并 扩展、最后突然断裂。这种现象称为疲劳破坏。
（2）疲劳裂缝形成的特点 ：隐蔽性（裂缝形成）和瞬发性（疲劳断裂） （3）疲劳破坏造成的严重后果：
这种方法首先定义疲劳破坏严重细节（如孔、圆弧、台阶）处的初始疲劳 质量，描述与材料、设计、制造质量相关的初始疲劳损伤状态，再用疲劳或疲 劳裂纹扩展分析预测在不用使用时刻损伤状态的变化，确定其经济寿命，制定 使用、维修方案。
小结：上述各种疲劳设计方法，都反映了疲劳断裂研究的发展和进步，但 是，由于疲劳问题复杂，影响因素多，使用条件和环境差别大，各种方法不是 互相替代，而是相互补充的。
对于无裂缝构件，控制其应力水平，使其小于疲劳持久极限（Sf)，则不萌 生疲劳裂缝。所以其无限寿命设计条件为：
S Sf
材料的疲劳持久极限Sf由S-N曲线给出。 其中20世纪60年代研究裂缝扩展的结果指出，裂缝扩展的控制变量—应力 强度因子幅度也存在着一个门槛值。对于已有裂缝存在的构件，控制其应力强 度因子，使其小于门槛值，则虽有裂缝但不扩展，也可以实现无限寿命设计。
疲劳断裂的产生：是因为在零件或构件表层上的高应力或强度比较低弱的部 位区域产生疲劳裂纹，并进一步扩展而造成的。 这些危险部位小到几个毫米甚至几十个微米的范围，零件或构件的几何缺口 根部、表面缺陷、切削刀痕、碰磕伤痕及材料的内部缺陷等往往是这种危险 部位。 提高构件疲劳强度的基本途径:一种是机械设计的方法，主要有优化或改善 缺口形状，改进加工工艺工程和质量等手段将危险点的峰值应力降下来； 另一种是材料冶金的方法，即用热处理手段将危险点局部区域的疲劳强度提 高，或者是提高冶金质量来减少金属基体中的非金属夹杂等材料缺陷等局部 薄弱区域。 在解决实际工程问题时，往往需要结合运用以上两种方法进行疲劳强度设计 和研究。合理地利用各种提高疲劳强度的手段，可以有效地提高构件的疲劳 强度或延长其疲劳寿命，并起到轻量化的作用。
疲劳强度设计及其研究正在成为我国高速机车车辆设计制造中的一项 不可缺少的和重要的工作。
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1. 引言
1.3 疲劳研究存在的最大问题：
有相当多的学者和工程技术人员进行了大量的研究，得到了许多关于金 属疲劳损伤和断裂的理论及有关经验技术。
但是由于疲劳破坏的影响因素多而复杂并且这些因素互相影响又与构件 的实际情况密切相关，使得其应用性成果尚远远不能满足工程设计和生 产应用的需要。
这一个描述也普遍使用于非金属材料。
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2. 疲劳的基本概念
2.2 疲劳问题具有的特点
1）只有在承受扰动应力作用的条件下，疲劳才会发生。 扰动应力是指随时间变化的应力。
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描述载荷—时间变化关系的图与表，称为载荷谱，还有应力谱 、应变谱、加速度谱等；
在研究疲劳问题时，首先要研究载荷谱的描述与简化。
由于疲劳裂纹的形成和扩展具有很大的隐蔽性，而疲劳断裂时又具有瞬间突 发性，如果一但发生疲劳断裂事故，必然带来严重的后果。
因此，在设计阶段，采用先进的分析手段，开展抗疲劳设计，有效评估结构 的抗疲劳性能，已成为一个刻不容缓的研究课题。
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2. 疲劳的基本概念
2.1 疲劳定义
疲劳一词的英文是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。
2. 疲劳的基本概念
2.2 疲劳问题具有的特点
2）疲劳破坏起源于高应力或高应变的局部。 静载下的破坏，取决于结构整体；疲劳破坏则是由应力或应变较高的局
部开始，形成损伤并逐渐累积，导致破坏发生。局部性是疲劳的明显特点。 要注意细节设计，尽可能减少应力集中。 3）疲劳破坏是在足够多次的扰动载荷作用之后，形成裂纹或完全断裂。
不同构件，不同情况，应采用不同方法。
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4 疲劳载荷类型与S-N曲线
4.1 疲劳载荷的类型与基本术语
1) 什么叫疲劳载荷？ 使零件或构件发生疲劳破坏的动载荷.
2）疲劳载荷的类型 一类是其大小和正负方向随时间周期性地变化的交变载荷；
另一类是大小和正负方向随时间随机变化的随机载荷。
σ σa
0
△σ σ min
材料的S-N曲线和Miner累计损伤理论，是安全寿命设计的基础。
3.3 损伤容限设计
由于有裂纹的存在，安全寿命设计并不能完全确保安全。 提出了裂纹尖端场控制变量—应力强度因子K的概念，并提出疲劳裂纹扩展速率可
以由应力强度因子幅度来描述。 损伤容积极限是为保证含裂纹或可能含裂纹的构件的安全。设计思路：假定构件中
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系列讲座
疲劳的基础知识
陈秉智 chenbingzhi06hotmail
2019年10月 大连
主要内容
1. 引言 2. 疲劳的基本概念 3. 疲劳设计方法 4. 疲劳载荷类型与S-N曲线 5. Miner损伤累积的能量属性 6. 计算疲劳寿命的基本公式 7. 计算疲劳寿命前的应力编谱 8. 一个用计算器计算疲劳寿命的例子
存在着裂纹，用断裂力学分析、疲劳裂纹扩展分析和试验验证，保证在定期检查肯定能 发生裂纹前，裂纹不会扩展到引起破坏。
断裂判据和裂纹扩展方程是损伤容限设计的基础。
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3. 疲劳设计方法
3.4 耐久性设计
耐久性设计是以经济寿命控制为目标的设计。耐久性设计是构件和结构在 规定的使用条件下抗疲劳断裂性能的一种定量度量。
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1. 引言
1.2 在机车车辆行业疲劳研究的重要性：
金属的疲劳破坏形式和机理不同与静载破坏，所以零件疲劳强度的设 计计算不能为经典的静强度设计计算所替代，属于动强度设计。
随着机车车辆向高速、大功率和轻量化方向的迅速发展，其疲劳强度 及其可靠性的要求也越来越高。
近几年随着我国铁路的不断提速，机车、车辆和道轨等铁路设施的疲 劳断裂事故不断发生，越来越引起人们的重视。
σ max t
σ
σa
σ min 0
σ max σm t
对称循环交变载荷
不对称循环交变载荷
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4 疲劳载荷类型与S-N曲线
4.1 疲劳载荷的类型与基本术语
3）一个周期的应力变化过程称为一个应力循环。 应力循环特点可用循环中的最大应力σmax、最小应力σmin和周期T（
或频率f=1/T）来描述。 4）应力幅σa和应力范围△σ（也称为应力振幅、应力幅度）的概念
至今有约90%的机械零部件的断裂破坏仍然是由直接于疲劳或者间接疲 劳而引起的。
因此，在21世纪的今天，尤其是在高速和大功率化的新产品的开发制造 中，其疲劳强度或疲劳寿命的设计十分重要，并且往往需要同时进行相 应的试验研究和试验验证。
疲劳强度基础知识及分析计算实例
循环计数法
为预测承受变幅载荷历程构件的寿命，需要将复杂历程 简化为一些与可用恒幅试验数据相比的事件。这一将复杂 载荷历程简化为一些恒幅事件的过程，称为循环计数。目 前最常用的计数法为雨流技术法。
；zzzResult.rst为疲劳结果文件。
FE-SAFE疲劳计算实例 d、强度因子FOS计算设置
e、设置1e7为规定寿命。 点击OK按钮。
f、点击Analyse按钮。开始计算
FE-SAFE疲劳计算实例
g、点击Continue按钮
寿命值
FOS值
h、计算完毕预览结果
FE-SAFE疲劳计算实例
i、疲劳计算结果表示方式
展直到发生完全断裂。这种缓慢形成的
破坏称为 “疲劳破坏”。
疲劳区
“疲劳破坏”是变应力作用下的失效形式。
疲劳纹 疲劳源
概述
疲劳破坏的特点：
a）疲劳断裂时：受到的 max 低于 b ，甚至低于 s 。
b）断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还是塑 性材料，均表现为脆性断裂。—更具突然性，更危险。
c）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。 d）疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。
概述
二、变应力的类型 随机变应力
变应力分为： 循环应力
循环应力有五个参数：
随机变应力
max─最大应力； min─最小应力
m─平均应力； a─应力幅值
r min ─应力比（循环特性） max
疲劳分析理论范文
疲劳分析理论范文疲劳分析理论是指对疲劳现象进行系统性研究和分析的一种理论体系。
人们在日常生活和工作中经常会感到疲劳，这是由于身体或者大脑长时间处于高负荷工作状态而造成的一种不适感受。
疲劳分析理论的研究目的是为了更好地理解和应对疲劳，提高个人的工作和生活质量。
1.疲劳的类型分类：疲劳可以分为生理疲劳和心理疲劳两种类型。
生理疲劳主要指人体身体疲劳，如长时间连续工作、运动过度等；心理疲劳主要指人的大脑疲劳，如长时间的思考、决策等。
2.疲劳的表现形式：疲劳的表现形式有多种多样，如身体的乏力、精神的不振、注意力不集中、反应迟钝等。
不同人在面对疲劳时可能会表现出不同的症状。
3.疲劳的影响因素：疲劳的产生受到众多因素的影响，这些因素包括个体的基本体质、工作强度和工作时间、生活方式、心理状态等。
不同的因素对个体的疲劳产生不同的影响。
4.疲劳的评估方法：疲劳的评估是疲劳分析的重要一环，目的是为了了解个体的疲劳程度。
常用的评估方法包括主观评估和客观评估两种，主观评估主要通过问卷调查等方式了解个体的疲劳感受，客观评估则通过心理生理指标或者行为表现等方面来评估疲劳程度。
5.疲劳的应对策略：疲劳是一种常见的身体反应，但是不同的人可能对疲劳的应对策略不同。
一般来说，可以通过调整工作强度和工作时间、适当锻炼身体、合理安排休息时间等方式来缓解疲劳。
疲劳分析理论对于个人和组织来说都具有重要的意义。
对于个人来说，理解疲劳现象有助于他们更好地调整自己的工作和生活，提高工作和生活的效率。
对于组织来说，了解疲劳现象对于制定合理的工作计划和保障员工的健康也具有重要的指导意义。
值得注意的是，疲劳分析理论是一个相对较新的研究领域，尚有许多问题有待进一步研究和探索。
例如，如何量化疲劳程度、如何标准化评估方法等都是需要进一步研究的问题。
同时，由于每个人的身体和心理状态不同，对疲劳的感受也会有所差异，个体差异在疲劳分析中也需要加以考虑。
总之，疲劳分析理论为我们更好地理解和应对疲劳问题提供了重要的理论基础。
人教版小学五年级上册语文知识点归纳
人教版小学五年级上册语文知识点归纳人教版小学五年级上册语文知识点归纳一、基础知识部分易考内容总结(一)重点易错词语(必考题型看拼音填汉字)抵达摄氏度繁殖煤炭治疗飘浮歇凉梳理惹恼驯良追逐触动勉强辞退忙碌竟然龟裂权利连续酷暑口罩数落启迪抽象轮换意境磨灭精致河畔夜幕闲逸愈发未免规律纠正抛弃陆续不耻下问比比皆是无限厌烦烦琐自作多情凯旋质朴(二)常考的多音字1、区：①ōu(姓区)②qū(学区)2、横：①héng(横竖)②hèng(蛮横)3、龟：①guī(乌龟)②jūn(龟裂)4、挣：①zhēng(挣扎)②zhèng(挣脱)5、禁：①jìn(禁止)②jīn(不禁)6、更：①gēng(更改)②gèng(更加)7、累：①lèi(劳累)②lěi(累积)③léi(累累硕果)8、传：①zhuàn(传记)②chuán(传说)(三)易考的近义词汇总繁殖——繁衍治疗——诊治躲藏——躲避疲惫——疲劳耽误——耽搁忙碌——繁忙连续——持续数落——责备偏僻——偏远启迪——启发自豪——骄傲奇妙——奇特闲逸——安闲和谐——融洽茂盛——茂密陆续——连续争执——争辩期待——憧憬催促——敦促愉悦——喜悦悲惨——凄惨(四)易考反义词汇总密切——疏远敏捷——迟钝勉强——自愿轻快——沉重连续——间断立刻——迟缓停止——继续忙碌——清闲疲惫——轻松粗糙——细腻赞誉——谴责皎洁——昏暗二、课文内容易考点汇总(易出填空题、选择题等题型)1、居高声自远，(非是藉秋风。
)诗人借蝉抒情，表达自己品格高洁，不需要借助外力，自能名声远播。
2、王师北定中原日，(家祭无忘告乃翁)。
是(陆游)的绝笔。
他在弥留之际还热切地盼望着(祖国统一)。
3、(暖风熏得游人醉)，直把杭州作汴州，是(讽喻诗)中的杰作，作者从热闹的场面写起，愤慨已极，却不做漫骂之语。
4、我劝天公重抖擞，(不拘一格降人才)。
疲劳感的生物学基础
疲劳感的生物学基础
疲劳感是人体在长时间的活动或压力下所产生的一种生理反应。
它是人体自我调节的一种表现，旨在提醒我们需要休息和恢复。
疲劳感的生物学基础涉及到多个方面，包括神经系统、内分泌系统和免疫系统等。
神经系统在疲劳感的产生中起着重要的作用。
长时间的活动或压力会导致神经系统受到过度刺激，从而引发疲劳感。
神经元在传递信息时需要消耗大量的能量，当能量耗尽时，就会感到疲劳。
此外，神经系统还通过调节身体的节律来影响疲劳感的产生，比如睡眠、饮食和运动等。
内分泌系统也对疲劳感起着重要的调节作用。
在长时间活动或压力下，身体会释放一些内分泌物质，如肾上腺素、皮质醇和甲状腺激素等。
这些物质可以提高身体的应激能力，但过度释放会导致疲劳感。
此外，内分泌系统还参与调节身体的能量代谢和免疫功能，对疲劳感的产生也有一定影响。
免疫系统在疲劳感的产生中也发挥着重要的作用。
长时间的活动或压力会导致免疫系统受到抑制，从而使身体更容易感到疲劳。
免疫系统通过释放细胞因子和抗体等来抵御外界的侵袭，但当免疫系统受到过度刺激时，会产生疲劳感。
此外，免疫系统还与神经系统和内分泌系统相互作用，共同调节疲劳感的产生。
总的来说，疲劳感是人体在长时间活动或压力下的一种生理反应，其生物学基础涉及到神经系统、内分泌系统和免疫系统等多个方面。
了解疲劳感的生物学基础，可以帮助我们更好地理解身体的自我调节机制，合理安排工作和休息，提高生活质量。
经络基础知识汇总
经络基础知识汇总一、概念：1、经络：经脉和络脉的统称，是人体运行气血、联络脏腑、沟通外、贯串上下的通路中医上说，经络是运行气血、联系脏腑和体表及全身各部的通道，是人体功能的调控系统。
经”的原意是“纵丝”，有路径的意思，简单说就是经络系统中的主要路径，存在于机体部，贯穿上下，沟通外；“络”的原意是“网络”，简单说就是主路分出的辅路，存在于机体的表面，纵横交错，遍布全身.2、经络的主要容有：十二经脉、十二经别、奇经八脉、十五络脉、十二经筋、十二皮部等。
3、原穴的定义：十二经脉在腕、踝关节附近各有一个重要经穴，是脏腑原气经过和留止的部位，称为“原穴”，又名“十二原”。
二、十二经脉⒈定义：即手三阴经（肺、心包、心）、手三阳经（大肠、三焦、小肠）、足三阳经（胃、胆、膀胱）、足三阴经（脾、肝、肾）的总称，是经络系统的主体，故又称为“正经”。
2、命名：十二经脉是根据手足、阴阳、脏腑三方面容确定的。
1）手三阴经从胸走手2）手三阳经从手上头3）足三阳经从头走足4）足三阴经从足至腹胸3、表里属络关系：1）十二经脉在体与脏腑相属络。
2）阴经属脏主里络腑，阳经属腑主表络脏。
3）一脏配一腑，一阴配一阳，构成脏腑相表里属络关系。
三、经络的作用1．联络外，网络全身。
2．运行气血，协调阴阳。
3．抗御外邪，反映病症。
4．传导感应，调节虚实四、经络的临床应用：1、说明病理变化经络是人体通达外的一个联络系统，在生理功能失调时，又是病邪传注的途径，具有反映病候的特点。
2、指导辨证归经辨证归经，是指通过辨析患者的症状、体征以及相关部位发生的病理变化，以确定疾病所在的经脉。
辨证归经在经络学说指导下进行。
3、指导针灸治疗4、循经取穴五、十二经络的主治规律：六、柱状图分析方法：（1）胃经偏离指数分析方法：正常围：在柱状图中，胃经偏离指数呈绿色或蓝色。
1、胃经偏离指数在正常围的临床意义：胃经营养正常。
2、胃经偏离指数为小于零的黄色的临床意义：胃偏寒。
疲劳与断裂
变幅载荷
随机载荷
24
Three primary fatigue analysis methods which are the stress-life approach, strainlife approach, and the fracture mechanics approach, will be discussed. These methods have their own region of application with some degree of overlap between them.
二、疲劳破坏机理及断口微观特征
疲劳裂纹萌生机理：
疲劳裂纹的起始或萌生，称为疲劳裂纹成核。 疲劳裂 纹成核 扩展至临 界尺寸 断裂 发生
裂纹起源（裂纹源）在何处？ 高应力处： 1）应力集中处；缺陷、夹杂，或孔、切口、台阶等 2）构件表面； 应力较高，有加工痕迹， 平面应力状态，易于滑移发生。
16
延性金属中的滑移
19
疲劳条纹(striation) 不同于海滩条带(beach mark) Cr12Ni2WMoV钢疲劳条纹:(金属学报,85)
透射电镜：1-3万倍
S
谱块
t
循环
条纹
20
条带
疲劳裂纹扩展的微观机理 1976 Crooker
Cr12Ni2WMoV钢疲劳断口微观照片:(金属学报,85)
三种破坏形式:
微解理型 microcleavage
23
1.5 疲劳问题研究方法
裂纹扩展规律 断裂力学规律
缺口影响 尺寸、光洁度 等影响 平均应力的影响 Goodman直线 Miner 累积损伤理论 雨流计数法
损伤容限设计 构件S-N曲线 （各种修正） 无限寿 命设计 安全寿 命设计
疲劳基础知识介绍
2.疲劳基础知识 疲劳基础知识
疲劳源区 裂纹扩展区
宏观断口
疲劳断口一般可分为 三个区：疲劳源区、 三个区：疲劳源区、 裂纹扩展区（ 裂纹扩展区（光滑区 和瞬时断裂区（ ）和瞬时断裂区（粗 糙）
瞬时断裂区
2.疲劳基础知识 疲劳基础知识
描述交变应力的基本量
最大应力， 最大应力，最小应力σ
常用导出量
max
2.疲劳基础知识 疲劳基础知识 疲劳曲线
交变应力σ与疲劳寿命N（循环次 数）与之间的关系曲线成为疲劳 曲线（S-N曲线） 图1为材料的疲劳曲线 AB段——静应力强度状况 BC段——低周疲劳（能够见到材 料已发生塑性变形） CD段——有限寿命疲劳阶段 CD段可以用下式描述 σm N = C rN
m σ rN N = σ rm N 0 = C m τ rN N = τ rm N 0 = C ′
图1 材料的疲劳曲线
2.疲劳基础知识 疲劳基础知识
高周疲劳（N>105） 高周疲劳
• 作用于零件、构件上的应力较低， ，工作应力低于材料的屈服极限，甚 至低于弹性极限。 • 描述高周疲劳，用S-N曲线（即σ-N N曲线）。高周疲劳范围内，由于试 样主要产生的只是弹性变形，塑性变形很小 塑性变形很小，用应变也很难测量，这 时采用S-N 曲线。 • 弹簧、传动轴等的疲劳属于此类。 。
1.概述 概述
疲劳破坏与传统静力破坏的本质区别
静力破坏 一次最大载荷作用下的破坏 疲劳破坏 多次反复载荷作用下的破坏
小于屈服极限或强度极限不 远小于静强度极限甚至小于屈服极限就可 能破坏 发生破坏 通常产生明显的塑性变形 通常没有外在宏观的显著塑性变形 通常没有外在宏观的显著塑性变形，破坏 形式像脆性破坏，不易察觉 断口粗粒状或纤维状 两个区域特征：平滑区，粗粒状或纤维状 两个区域特征 抗力主要取决于材料本身 抗力与材料的组成、构件的形状或尺寸、 抗力与材料的组成 表面加工状况、使用条件及外部工作环境 表面加工状况 有关
疲劳基础必学知识点
疲劳基础必学知识点
下面是疲劳基础必学的一些知识点：
1. 疲劳是指身体或心理在持续或过度劳累后出现的疲劳感。
疲劳可以
分为身体疲劳和心理疲劳两种类型。
2. 身体疲劳是指长时间或过度的体力活动导致肌肉疲劳、体力消耗过
大的状态。
常见的身体疲劳症状包括肌肉酸痛、无力感、身体僵硬等。
3. 心理疲劳是指长时间或过度的精神、思维活动导致精神压力过大的
状态。
常见的心理疲劳症状包括注意力不集中、记忆力下降、焦虑、
抑郁等。
4. 疲劳的产生原因多种多样，包括长时间的连续工作、缺乏休息、睡
眠不足、不合理的工作安排、高强度的体力或精神活动等。
5. 疲劳对身体和心理健康都有不良影响。
身体疲劳可导致身体机能下降、免疫力下降，增加患病风险；心理疲劳可导致情绪低落、抑郁，
影响工作和生活质量。
6. 预防和缓解疲劳的方法包括合理安排工作和休息时间、保证充足的
睡眠、进行适量的体育锻炼、培养良好的生活习惯和心态等。
7. 对于已经出现疲劳的人，需要进行适当休息和恢复，包括休息、放松、进行适度的运动、调整饮食和保持积极的心态等。
8. 长期的疲劳状态可能导致慢性疲劳综合征等长期身体和心理健康问题，需要及时就医咨询和治疗。
这些是疲劳基础知识的一些重要要点，希望对你有帮助！。
振动疲劳基础知识
振动疲劳基础知识振动疲劳是一种材料在受到振动作用下逐渐发展出的疲劳损伤现象。
振动疲劳是指当材料在周期性振动应力作用下，出现塑性变形、裂纹扩展并最终破坏的一种疲劳。
本文将从振动疲劳的特点、引起振动疲劳的因素、振动疲劳的损伤机理以及预防振动疲劳等方面进行探讨。
振动疲劳的特点是明显的周期性负荷，即材料受到往复振动的周期性应力。
振动疲劳与其它类型的疲劳相比，具有幅值小、周期长的特点。
振动疲劳还有一个显著的特点是其发展方式与时间有关，当周期振动应力作用的次数足够多时，材料疲劳断裂的速度明显增加。
引起振动疲劳的因素有很多，其中最主要的是振动应力和材料的力学性质。
振动应力应力来源有很多，比如机械设备的震动、车辆在道路行驶时的震动、风的吹拂、声波的作用等等。
材料的力学性质也是影响振动疲劳的重要因素，例如材料的强度、韧性、硬度、疲劳极限等。
振动疲劳的损伤机理涉及到塑性变形、微观裂纹的形成与扩展、应力集中和弹性塑性转变等过程。
当振动应力作用于材料上时，首先会产生材料的弹性变形，随着应力作用的周期重复，材料的弹性变形逐渐累积，最终出现塑性变形。
同时，在塑性变形的过程中，材料中也会形成微观裂纹。
这些微观裂纹由于应力集中的存在，往往会在应力峰值处扩展，最终导致材料的破坏。
为了预防振动疲劳的发生，需要从设计、材料选用和使用条件等方面进行综合考虑。
在设计方面，应尽量减少振动载荷的作用时间和振幅；在材料选用方面，应选择具有较高强度、良好的抗振动性能和较高的韧性的材料；在使用条件方面，应加强设备的维护，及时发现和处理潜在的破损和裂纹。
此外，对于已发生振动疲劳的材料，可以采取一些修复措施来延缓疲劳裂纹的扩展。
常用的修复方法有振动强化、激光熔覆、超声波冲击等。
这些方法都可以增加材料的表面硬度和耐疲劳性能，从而提高材料的抗振动疲劳能力。
总之，振动疲劳是材料在受到周期性振动应力作用下逐渐发展形成的疲劳损伤现象。
振动疲劳具有明显的周期性负荷、幅值小、周期长等特点。
疲劳强度的基础知识
Ⅲ疲労強度テキスト「材料強度学」p.87「機械材料学」p.111応力の繰返し繰り返し応力•応力振幅•平均応力•応力比1. 疲労破壊の様相a. 疲労破壊の巨視的様相•疲労破壊–静的破壊よりも低い負荷の繰返し–き裂の発生，進展，き裂進展に伴う断面積の減少により静的最終破壊–ぜい性破面：き裂進展経路に塑性変形が限定•ぜい性的外観–ビーチマーク，シェルマーク（貝殻模様）：応力変動時のき裂前縁の位置を示す送風機動翼の疲労破面（左）とディーゼルエンジンピストンクラウンの疲労破面（右）鉄道用車軸の疲労破面（左）と鉄道用台車枠の疲労試験装置（右）12年使用後疲労破壊した台車枠（昭和40年製）b. 疲労破壊の微視的様相：ストライエーション(striation)•引張り時のき裂先端の塑性鈍化と圧縮時のき裂先端の再鋭化•き裂の上下面では山と山，谷と谷が対応•ストライエーション間隔＝1サイクル間のき裂進展量•疲労破面全面がこれによって覆われているわけではない•延性ストライエーション：軟い材料•ぜい性ストライエーション（ぜい性き裂進展＋塑性鈍化・再鋭化）：硬い材料，腐食図4.3 Al合金の疲労ストライエーション（左）と図4.4（右）•疲労破面全面がこれによって覆われているわけではないc. 疲労き裂の発生と進展•き裂の発生場所: 材料や負荷応力によって異なる．•フェライト鋼や純金属の高サイクル疲労領域:•最もすべり易い方位と方向を持ったすべり系の中•入り込み(intrusion)や突き出し(extrusion)が形成•入り込みからき裂が発生c. 疲労き裂の発生と進展•表面には，多くのすべり帯が形成されるが，将来，き裂発生場所となる入込みは，表面を数mm程度電解研磨しても消失しないことから，固執すべり帯(PSB，persistent slip band)と称されている．•負荷応力が大きい場合，結晶粒全体が変形するため，変形の食い違いが蓄積する結晶粒界にき裂が発生する．•切欠き感度の高い高強度鋼やアルミニウム合金では，介在物がき裂発生場所となることが多いすべり帯のAFM(原子間力顕微鏡)像c. 疲労き裂の発生と進展•き裂：すべり面に沿って成長（第Ⅰ段階）•き裂進展（第Ⅱa段階）：応力軸に傾斜していたき裂が応力軸に垂直に向きを変化•すべり面き裂•へき開面き裂•き裂進展（第Ⅱb段階）–応力軸に垂直–疲労ストライエーション–塑性鈍化と再鋭化の繰返し–組織不敏感疲労き裂先端の鈍化とストライエーションの形成機構•塑性鈍化と再鋭化の繰返し•A-B:大きなすべり変形，き裂長く，鈍化(blunting)•B-C：除荷過程，き裂閉口，鈍化したき裂先端部分はひだ状に織り込まれる•C-D-A:再鋭化(re-sharpening)c. 疲労き裂の発生と進展•第Ⅱc段階•デインプル•へき開•粒界割れ•高強度材，低延性材2. S-N曲線と疲労限度S-N曲線（ヴェーラー曲線）典型的なS-N曲線典型的なS-N曲線b. 疲労限度•疲労限度：•微視き裂の進展の限界応力•負荷形式に依存：回転曲げ疲労限度，引張圧縮疲労限度，繰返しねじり疲労限度正の相関•疲労限度と引張り強さの関係: σW =σB/2，欠陥や介在物のため疲労限度は頭打ち回転曲げ疲労限度と引張強さの関係回転曲げ疲労限度とビッカース硬さの関係c. P-S-N曲線•疲労寿命にはばらつき•破壊確率PをパラメータにしたＳ-Ｎ曲線：図4.14c. P-S-N曲線•疲労寿命にはばらつき•破壊確率PをパラメータにしたＳ-Ｎ曲線：図4.14c. P-S-N曲線•疲労寿命の分布：S-N曲線折曲がり点より上では対数正規分布orワイブル分布，折曲がり点より下では長寿命側に尾を引く（図4.15）d. 疲労限度の統計的性質•プロビット法•ステアケース法：図4.16–i個目の試験片•N=107までに破断しなかった場合, i+1は1段上•N=107までに破断した場合, i+1は1段下•n: 破壊試験片数と非破壊試験片数のうち少ない方•σ0, σ1, σ2・・・・：n, n1, n2・・・・式（4・3，4・4）•30本以上が望ましい3. 疲労強度に及ぼす諸因子の影響•応力集中と切欠き効果•切欠き（ノッチ）：疲労破壊の起点になりやすい3. 疲労強度に及ぼす諸因子の影響•応力集中と切欠き効果(i) 応力集中係数応力集中係数•σmaxの求め方•実験：光弾性，X線，ひずみゲージ•解析：有限要素法•応力集中係数：大•切欠き底半径r小程•切欠き深さt大程•相対寸法で決まる•応力勾配も大きな影響を及ぼす切欠き係数(ii) 切欠き係数：β通常はβ＞1η=(β-1)/(α-1)：切欠き感度，0＜η＜1切欠き効果の評価•切欠き効果：もし，切欠き底の最大応力だけで決まるなら•切欠き底の一点の応力だけでなく，切欠き底近傍のある領域に生じる応力の分布で決まる．円周切欠き付きS45C焼き鈍し丸棒試験片の回転曲げ疲労限度の実験結果と応力集中係数の関係•切欠き効果：もし，切欠き底の最大応力だけで決まるなら，AEで決まる．•実際には過小評価になる．停留き裂(iii) 疲労き裂の発生に対する疲労限度σw1と破断に対する疲労限度σw2α＞αの鋭い切欠きでは停留き裂α0：分岐点の形状係数σw1（き裂発生），σw2（破断）, σw1 ＜ σ ＜ σw2にて停留き裂σw1は σB とともに上昇するが， σw2は一定高強度鋼は停留き裂を生じない．円周切欠き付きS45C 焼き鈍し丸棒試験片の回転曲げ疲労限度の実験結果と応力集中係数の関係 • 鈍い切欠き（分岐点まで）：AB で決まる．円周切欠き付きS45C 焼き鈍し丸棒試験片の回転曲げ疲労限度の実験結果と応力集中係数の関係疲労限度において鋭い切欠きの底に発生した停留き裂b. 寸法効果• 平滑材，切欠き材は大寸法→疲労強度低下寸法効果の 主たる原因• 応力こう配に関連した力学的要因• 曲げ，ねじり，引張り圧縮では切欠き材で顕著• 高い応力を受けて危険にさらされる表面積や体積に関連した統計的要因• 寸法が大きいほど表面積が大きくなり，破壊の起点となる欠陥の存在確率が増す切欠き係数βの寸法効果• 直径ｄが大：βも大• 小型試験片のβを使用：危険側の設計c. 平均応力・残留応力の影響(i) 平均応力σm ±σa ，τm ±τaσm =0， σa =σw ：完全両振り疲労限度σm =σa ，σmax =2σa =σu ：片振り引張り疲労限度σm =-σa ，σmin =-2σa ＝σ-u ：片振り圧縮疲労限度疲労限度線図(疲労限度σw vs. 平均応力σm の関係)鉄鋼系材料における平均応力の影響－実験例疲労限度線図疲労限度線図疲労限度線図疲労限度線図の実例残留応力の影響d. 組合せ応力下の疲労強度曲げとねじりe. 表面処理の影響•表面あらさ：切欠き効果焼なまし材＜4μm，調質材＜1μm•表面硬さ：H∝σB σw=σB/2–高周波焼入–浸炭–窒化–タフトライド•圧縮残留応力：σw1とくにσw2の上昇が顕著（き裂閉口効果）4. 塑性疲労（低サイクル疲労）•大きな塑性ひずみをともなう疲労•Nf＜104ヒステリシスループεea：弾性ひずみ振幅εpa：塑性ひずみ振幅εa =εea+εpa=σa/E+εpa：ひずみ振幅Δε=2εa：全ひずみ幅Δεp =2εpa：塑性ひずみ幅a. 定応力試験と定ひずみ試験•定応力試験：残留ひずみが累積し一方向伸び•定ひずみ試験：十分な焼きまなし材では加工硬化，高強度材(Ni-Cr-Mo鋼)では加工軟化b.応力-ひずみ関係•低サイクル疲労における寿命：Manson-Coffin則にしたがうΔεp・Nα=Cα＝1/2C=εf=ln100/(100-φ) φ：絞りεf /2＜C＜εf•弾性ひずみの小さい場合：Δεp＝Δε•平均ひずみのある場合:Δεp ・Nα=k(εf- εm)5. 変動荷重下の疲労強度a. 実働荷重荷重が不規則に変動航空機のG-A-G(Ground to Air to Ground)荷重プログラム変動応力•頻度分布を近似した多段繰返し変動応力を用いる：プログラム変動応力•応力頻度分布：荷重の順序の情報がない–実際の疲労強度とは一致するとは限らないb. 応力波形の計数法•応力波形計数法(カウント法)ランダム応力波形に含まれる疲労強度を支配する特性因子(応力振幅、平均応力etc)の抽出各種計数法ピーク法レンジ法レベルクロッシング（経過頻度）法レンジペア法レインフロー法, ヒステリシスループ法ピーク法•平均値以上では極大値、以下では極小値を計数レンジ法•波形の相隣合う極小値と極大値の差(変化幅, range)を計数レベルクロッシング（経過頻度）法• 任意に設定された荷重レベルを平均値以上では正の傾きで、平均値以下では負の傾きで通過する頻度を計数レンジペア法• 任意の応力範囲Ds を設定し，隣り合った正負の応力レンジのペアの組数を計数する．レインフロー法• ルール1)雨だれは各極値から流れ出すが、一つの雨だれが流れている間は次の雨だれは流れ出さない。