金属材料疲劳研究综述
几种常用的金属材料疲劳极限试验方法
几种常用的金属材料疲劳极限试验方法何雪浤;谢伟涛【摘要】金属疲劳试验用于测定金属材料的许用疲劳应力,绘制材料的疲劳曲线,进而在交变应力下测定金属材料的疲劳极限.疲劳研究的试验方法有很多,该文根据有关国家标准和现有文献资料对一些常用疲劳试验方法进行了综述,包括单点疲劳试验法、升降法疲劳试验、高频振动疲劳试验法、超声波法疲劳试验、红外热像技术疲劳试验方法,并对每种疲劳试验方法的试验目的、适用条件、试验试样、所需仪器、具体步骤和数据处理进行了介绍.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2015(051)006【总页数】6页(P388-393)【关键词】疲劳试验;试验方法;疲劳曲线;疲劳极限;疲劳寿命【作者】何雪浤;谢伟涛【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004【正文语种】中文【中图分类】TG115.5金属材料疲劳试验是通过模拟结构或部件的实际工作状况，在试验室内测定材料的疲劳曲线，为设计、选材及选择工艺提供依据的方法，用以估计结构或部件的疲劳特性和设法提高疲劳抗力，延迟或避免疲劳破坏。
疲劳试验可以预测材料或构件在交变载荷作用下的疲劳强度，一般该类试验周期较长，所需设备比较复杂，但是由于一般的力学试验如静力拉伸、硬度和冲击试验，都不能够提供材料在反复交变载荷作用下的性能［1］，因此对于重要的零构件进行疲劳试验是必须的。
金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法［2］、升降法［3］、高频振动试验法［4］、超声疲劳试验法［5］、红外热像技术疲劳试验方法［6］等。
其中单点疲劳试验法操作简单方便、所用时间较短，但测得的结果不是很精准；升降法在常规疲劳试验中是比较精准而又常用的一种方法；高频振动疲劳试验弥补了常规疲劳试验缺少高频率的不足，满足一些在高频率环境下服役材料的疲劳性能研究；超声疲劳试验提供了高效率的加速疲劳试验方案，容易得到高周疲劳试验数据；红外热像疲劳试验是一种能量方法的疲劳研究，试验所用试样少、快速而又精准。
金属疲劳损伤全寿命过程及工程应用综述
金属疲劳损伤全寿命过程及工程应用综述
彭艳;张伟;李如俊;李玉雪;邵为义
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】2024(31)4
【摘要】金属疲劳损伤过程复杂,不同载荷类型与服役环境下金属疲劳损伤机理、变形特性和破坏模式存在较大差异。
将疲劳损伤全寿命过程按照循环寿命周次划分为超高周、高周、低周和裂纹扩展4个类别,根据变形响应特性和变形机理特征阐述了各类别疲劳损伤的研究现状及发展趋势,涉及宏观尺度、微细观尺度和宏细微观多尺度理论体系。
同时结合工程实际案例,以轧辊和燕尾榫作为代表性构件,分析其疲劳损伤行为与影响因素,探讨了目前疲劳理论在工程实践中的应用及挑战,旨在为金属疲劳损伤全寿命理论体系的完善和关键部件健康质量管控提供理论依据和技术指导。
【总页数】14页(P117-130)
【作者】彭艳;张伟;李如俊;李玉雪;邵为义
【作者单位】燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室;燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心;燕山大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O346.2
【相关文献】
1.预估金属构件疲劳全寿命的损伤力学-有限元法
2.基于临界面损伤参量的金属材料多轴疲劳寿命预测
3.金属焊接接头疲劳寿命延长技术综述
4.基于损伤力学的金属构件概率疲劳寿命预测方法
5.基于腐蚀损伤和裂纹损伤的金属结构疲劳寿命研究
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材料疲劳实验报告
材料疲劳实验报告1. 实验目的材料疲劳实验是为了研究材料在长期重复加载下的性能变化规律，探究材料的疲劳寿命及疲劳行为。
本次实验旨在通过不同载荷条件下对金属材料进行疲劳实验，分析其疲劳寿命及疲劳失效模式。
2. 实验原理疲劳材料学认为，在材料受到交变载荷作用时，由于局部应力和变形的聚焦作用，会造成材料内部微小损伤积累，最终导致材料疲劳失效。
实验中常用的参数包括应力幅、载荷周期、载荷频率等。
3. 实验设备及材料本次实验采用了一台电子疲劳试验机，可实现不同载荷条件下的疲劳加载。
实验材料选用了工业中常见的金属材料，如钢、铝等，以进行疲劳实验。
4. 实验方法（1）根据实验要求确定不同载荷条件下的疲劳试验方案，包括载荷幅值、载荷周期等参数；（2）将待测材料制备成标准试样，并在试验机上装夹好；（3）依据设定的疲劳试验方案进行试验，并根据试验机读数记录实验数据；（4）当达到设定的疲劳寿命或发生疲劳失效时停止试验，记录试验结果。
5. 实验结果及分析经过一系列的疲劳实验，我们得到了不同载荷条件下金属材料的疲劳寿命数据。
通过对数据进行分析，我们可以发现随着载荷幅值的增加，材料的疲劳寿命逐渐减小，疲劳失效模式也呈现出明显的变化。
此外，不同金属材料在疲劳实验中表现出不同的特性，例如某一种金属在高强度载荷下疲劳寿命更长等。
6. 实验结论通过本次材料疲劳实验，我们深入了解了材料在疲劳加载下的性能表现及疲劳寿命规律。
我们可以通过调整载荷条件来延长材料的疲劳寿命，提高其耐久性。
疲劳实验为材料科学领域的研究提供了重要的参考依据。
7. 结语本次实验不仅增进了我们对材料疲劳行为的认识，同时也对未来的相关研究工作起到了积极的推动作用。
期待通过更多的研究和实验，为材料科学领域的发展做出更大的贡献。
金属材料疲劳裂纹扩展研究综述
内容摘要
海洋钢结构在海洋环境中承受着复杂的力学环境和疲劳载荷。疲劳裂纹扩展 是导致其结构破坏的主要原因之一，因此，对海洋钢结构的疲劳裂纹扩展进行准 确预报具有重要意义。本次演示主要探讨一种单一扩展率曲线模型在海洋钢结构 疲劳裂纹扩展预报中的应用。
一、单一扩展率曲线模型
一、单一扩展率曲线模型
单一扩展率曲线模型是一种基于应力强度因子和应力循环次数的关系来预测 裂纹扩展的方法。它假定裂纹扩展速率仅与应力强度因子幅值和应力循环次数有 关，而与应力的其它参数如平均应力、应力比等无关。这种模型的优点是能够用 一条曲线来描述裂纹扩展的全过程，简洁直观。
4、金属材料疲劳裂纹扩展的应用领域和未来研究方向
未来研究方向主要包括以下几个方面：首先是深入研究金属材料疲劳裂纹扩 展的机理和影响因素，以进一步揭示其本质和规律；其次是发展更加准确、高效 的研究方法和技术手段，以更好地模拟和分析材料的疲劳裂纹扩展行为；第三是 加强针对不同约束条件下的裂纹扩展模型和实验方法的研究，以更好地应用于实 际工程中；最后是拓展金属材料疲劳裂纹扩展的应用领域，如智能材料、生物医 用材料等领域，以发挥其更加广泛的作用。
在几何约束条件下，裂纹扩展模型主要考虑材料的几何特征、裂纹形状和扩 展方向等因素。在物理约束条件下，需要考虑材料的物理性质、力学性能和化学 成分等因素对裂纹扩展的影响。在工程约束条件下，需要考虑实际工程中材料的 服役条件、载荷形式和工作环境等因素对裂纹扩展的影响。
3、基于不同约束条件下的裂纹扩展模型和实验方法
主体部分
1、金属材料疲劳裂纹扩展的机 理和影响因素
1、金属材料疲劳裂纹扩展的机理和影响因素
金属材料疲劳裂纹扩展的机理主要包括应力腐蚀、疲劳裂纹扩展和断裂力学 等。应力腐蚀主要指在应力和腐蚀介质共同作用下，材料内部产生微裂纹并逐渐 扩展的现象。疲劳裂纹扩展则是在循环载荷作用下，材料内部初始裂纹发生疲劳 扩展的过程。断裂力学则是从材料的力学性能出发，研究裂纹扩展的规律和预测 材料的断裂行为。
综述-铝合金疲劳及断口分析报告
文献综述（2011级）设计题目铝合金疲劳及断口分析学生姓名胡伟学号*********专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师院系名称材料科学与工程学院2015年4月12日铝合金疲劳及断口分析1 绪论1.1 引言7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。
随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。
在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。
现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。
但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。
这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。
经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。
本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。
1.2 7系铝合金的发展历史在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。
在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。
在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。
德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。
T。
D683 等合金。
目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。
20世纪50年代，德国科学家公布了具有优良焊接性能的合金AlZnMg1 和AlZnMg2，引起了人们对Al-Zn-Mg系合金的重视。
金属疲劳寿命的研究现状
金属疲劳寿命的研究现状The Researching Progress about Fatigue Life of Metal Materi 摘要：金属材料的疲劳不易被发现，且影响疲劳寿命的因素很多目前预测方法主要有:名义应力法,局部应力应变法,断裂力学法等。
简述了当前国内外在这方面的研究进展,以及疲劳寿命预测在结构寿命设计及损伤容限设计上的重要意义。
关键词：金属材料疲劳寿命寿命预测Abstract：It is not easy to find the metal material fatigue life. And there are many objectives affect the metal material fatigue life Nowdays,the prediction methods are nominal stress method,local stress-strain method, fracture force mechanics method,etc.This paper introduced the recent researching progress in the world,and introduced the important significance of fatigue life prediction in structure life design and damage limitation design.Key words: metal material; fatigue life; Life prediction一．引言随着人们生活水平的日益提高,金属也越来越广泛地应用于各行各业,因而金属的疲劳性能也越来越被人们关注。
什么是金属的疲劳?这里引用美国试验与材料协会(ASTM)在“疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”(ASTM E206-72)中所作的定义:在某点或某些点承受扰动应力,且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部的、永久结构变化的发展过程,称为疲劳由于金属材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。
增材制造金属材料的疲劳性能研究综述
增材制造金属材料的疲劳性能研究综述1增材制造技术简介增材制造(addictivemanufacturing,以下简称AM)即为人们熟知的3D打卬技术，其原理可概括为•分层制造，逐层叠加”。
与传统的制造方法如铳刨磨(通常被称为减材制造)相比，AM具有很多优势，如无材料浪费、可制造复杂几何形状零件等。
金属AM的类别包括：定向能量沉积(DED),粉末床熔敷(PBF) 和薄板层压(SL)o DED用于修理和翻新金属零件及大规模制造，PBF 用于生产需要高分辨率和严格的建造精度的复杂几何形状，而SL具有连接异种金属以生产具有特定性能的部件的能力。
2增材制造材料的宏观特性和微观结构AM材料以光聚合物和热塑材料为主，金属AM由于面临问题众多，例如生产效率、质量稳定性、成本控制方面不能满足商业化生产需求，导致其占比很小，但近年来，金属AM在航空航天等领域的高速发展使其成为AM的一个发展方向。
钛及钛合金可制造高性能零件，但传统加工成本高、时间长，AM致力于解决这些问题，是金属AM应用最广的材料，目前用于航空航天的TI-6AI-4V正被广泛研究。
Ti-6AI-4V在室温下由V稳定的体心立方堆积p相和AI稳定的密排六方堆积c(相组成。
AM的Ti-6AI-4V具有精细的网状组织，这是因为在AM a程中，材料经历复杂的热循环，这涉及到高于熔化温度的快速加热和在热源移动之后熔融材料的快速凝固，以及大量的重新加热和重新冷却，导致所形成微观结构不平衡，即AM材料常常表现出各向异性，这使得其微观结构的建模具有挑战。
3疲劳性能分析3.1疲劳性能的研究价值金属AM零件在应用中的关注点是其抗疲劳性，为了在零件中采用AM技术，疲劳载荷下的材料性能必须量化且可重复。
布兰德尔等人使用计算机断层扫描技术来识别材料缺陷，并使用线性弹性断裂力学软件来模拟这些缺陷对AM Ti-6AI-4V疲劳寿命的影响。
这些表明断裂力学的方法可用于评估AM金属及合金的性能，对量化且评估AM零件材料性能都具有指导意义。
7050铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹研究
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.20200300807050铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹研究王连庆1， 可 进2,3， 王红缨1(1. 北京科技大学 新金属材料国家重点实验室，北京 100083; 2. 北京科技大学数理学院，北京 100083;3. 中建三局工程设计有限公司，湖北 武汉 430000)摘 要: 为研究7050铝合金在Ⅰ-Ⅱ型复合加载下疲劳裂纹扩展规律，在Amsler HFP5000高频试验机上利用Richard 加载装置，完成紧凑拉剪（CTS ）试样疲劳裂纹扩展试验，利用有限元对Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹进行数值模拟，采用APDL 命令流计算不同裂纹长度的应力强度因子，并引入最大周向应力准则计算裂纹扩展角，用有限元计算等效应力强度因子，并绘制不同加载角下的疲劳裂纹扩展速率曲线，在扫描电镜下观察裂纹扩展断口，分析断口形貌。
研究结果表明：有限元数值模拟预测Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展角与试验值基本一致；引入当量应力强度因子后不同加载角下的I-Ⅱ型裂纹扩展速率曲线与Ⅰ裂纹的曲线基本重合；扫描电镜下疲劳断口为准解理断裂，断口的粗糙度与加载角有关，加载角越小，断口表面越粗糙。
关键词: Ⅰ-Ⅱ复合加载; 裂纹扩展路径; 裂纹扩展速率; 断口形貌中图分类号: O346.1文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2021)01–0139–08Investigation on mixed mode Ⅰ-Ⅱ fatigue crack of 7050 aluminum alloyWANG Lianqing 1, KE Jin 2,3, WANG Hongying 1(1. The State Key Lab for Advanced Metals & Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. School of Mathematics and Physics, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 3. China Construction Third Bureau Engineering Design Co., Ltd., Wuhan 430000, China)Abstract : In order to investigate the fatigue crack growth of 7050 aluminum alloy under mixed mode Ⅰ-Ⅱloading, the fatigue tests of crack propagation were carried out on Amsler HFP5000 machine by using CTS test specimens and the Richard loading device. The numerical simulation of mixed mode Ⅰ-Ⅱ fatigue crack was carried out by using the finite element method, the stress intensity factor of different crack length was calculated by using APDL command flow, the crack growth angle was calculated by using the maximum hoop stress criterion, and the curves of fatigue crack growth were drawn. The fracture surface was observed by using SEM, and the fracture morphology was analyzed. It was found that the crack growth angle under mixed mode Ⅰ-Ⅱ loading calculated by using FEM numerical simulation is basically consistent with the experimental value. The curves of crack growth rate under different loading angles are basically coincident with that of type Ⅰ crack after introducing the equivalent stress intensity factor. The fatigue fracture is quasi-cleavage fracture under SEM, the roughness of fracture is related to the loading angle, and the smaller the loading angle is, the收稿日期: 2020-03-18；收到修改稿日期: 2020-06-24基金项目: 国家自然科学基金委大科学装置联合基金培育项目（U2032121）作者简介: 王连庆（1967-），男，黑龙江安达市人，高级工程师，博士，主要从事材料疲劳断裂测试与研究。
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金属材料疲劳研究综述摘要：人会疲劳，金属也会疲劳吗？早在100多年前，人们就发现了金属也是会疲劳的，并且发现了金属疲劳带给人们各个方面的危害，所以研究金属材料的疲劳是非常有必要的。
本文主要讲述了国内外关于金属疲劳的研究进展，概述了金属产生疲劳的原因及影响因素，以及金属材料疲劳的试验方法。
关键词：金属材料疲劳裂纹疲劳寿命一．引言金属疲劳的概念，最早是由J．V．Poncelet 于1830 年在巴黎大学讲演时采用的。
当时，“疲劳”一词被用来描述在周期拉压加载下材料强度的衰退。
引述美国试验与材料协会( ASTM) 在“疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”( EZ06-72) 中所作的定义: 在某点或某些点承受挠动应力，且在足够多的循环挠动作用之后形成裂纹或完全断裂时，材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为“疲劳”。
金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
在材料结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。
据统计金属材料失效80%是由于疲劳引起的，且表现为突然断裂，无论材料为韧性材料还是塑性材料都表现为突然断裂，危害极大，所以研究金属的疲劳是非常有必要的。
由于金属材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。
早在100多年以前，人们就发现了金属疲劳给各个方面带来的损害。
由于但是条件的限制，还不能查明疲劳破坏的原因。
在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生1000多次破坏事故，有238艘完全报废，其中大部分要归咎于金属的疲劳。
2002 年 5 月，华航一架波音747-200 型客机在由台湾中正机场飞往香港机场途中空中解体，19 名机组人员及206名乘客全部遇难。
调查发现，飞机后部的金属疲劳裂纹造成机体在空中解体，是导致此次空难的根本原因。
直到出现了电子显微镜之后，人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得了新的成果，才开发出一些发现和消除金属疲劳的手段。
二．金属疲劳的有关进展1839年巴黎大学教授在讲课中首先使用了“金属疲劳”的概念。
1850一1860年德国工程师提出了应力-寿命图和疲劳极限的概念。
1870一1890年间，Gerber研究了平均应力对疲劳寿命的影响。
Goodman提出了考虑平均应力影响的简单理论。
1920年Griffith发表了关于脆性材料断裂的理论和试验结果。
发现玻璃的强度取决于所包含的微裂纹长度，Griffith理论的出现标志着断裂力学的开端。
1945年Miner用公式表达出线性积累损伤理论。
五十年代，力学理论上对提出应力强度因子K的概念。
六十年代，Manson—Coffin公式概括了塑性应变幅值和疲劳寿命之间的关系。
Paris在1963年提出疲劳裂纹扩展速率da／dN和应力强度因子幅值∆k之间的关系。
1974年，美国空军颁布军用规范A-83444，从此断裂力学就成就为疲劳研究的重要理论工具。
50年代以后，随着断裂力学的发展和电子显微镜的应用，疲劳裂纹扩展的研究取得突飞猛进的发展。
疲劳裂纹扩展的研究在微观和宏观两方面同时展开。
在微观方面，主要是研究疲劳裂纹扩展的微观机制和相关的微观力学模型；宏观方面，主要是研究疲劳裂纹扩展的力学模型和疲劳裂纹扩展速率表达式。
人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得了新的成果，才开发出一些发现和消除金属疲劳的手段。
三．金属材料疲劳产生原因及影响因素金属疲劳破坏是承受交变应力的机械构件高应力集中区较弱的晶粒在经过一定的循环次数以后形成微裂纹然后发展成宏观裂纹继续扩展导致最终断裂的破坏过程。
疲劳破坏以许多形式出现，包括仅有外加应力或应变波动造成的机械疲劳，循环载荷同高温联合作用引起的蠕变疲劳，受循环载荷的作用下温度也变动的热机械疲劳即热疲劳与机械疲劳的组合，在存在侵蚀性化学介质或致脆介质的环境中施加反复载荷时的腐蚀疲劳等。
机器和结构部件的失效大多是由于发生上述某一种疲劳过程造成的引起疲劳失效的循环载荷的峰值一般远远小于静态断裂分析估算出来的安全载荷。
影响疲劳的原因是多方面的，金属材料受到外力作用后，其内部即处于受胁和松弛这样一种矛盾的状态之中。
受胁表明材料内部能量升高，而松弛则可能使能量降低，松弛过程主要通过塑性变形和断裂来实现。
当金属受胁达到饱和状态而不能继续再用塑性变形或根本就不能以塑性变形来松弛时，若再增加应力，它就会以断裂的形式来彻底松弛疲劳破坏。
由于没有明显的宏观塑性变形，破坏十分突然，往往造成灾难性事故，引起巨大的经济损失。
由于疲劳裂纹经常从零构件的表面开始，所以金属零构件的表面状态对疲劳强度会有显著的影响。
这里所指的表面就是表面加工光洁度、表面层的组织结构及应力状态等。
大量的试验研究结果表明，表面光洁度对疲劳强度有较大的影响，因为零构件经表面加工后所引起的表面缺陷是应力集中的因素。
特别是对高强度材料，表面稍有缺陷，就常成为极危险的尖锐缺口，这是疲劳源的所在地。
晶体结构的影响：滑移在体心立方金属中是分散的，不容易产生活移带开裂。
在体心立方金属中的位错运动需要更大的应力。
体心立方金属的屈服强度通常较高一些，而且在这些材料中的加工硬化速率又较低，因此使疲劳极限接近于其极限强度，疲劳强度高于面心立方结构的材料。
堆垛层错能的影响：具有高层错能的材料(即扩展位错宽度窄的)比较容易发生交滑移，位错的运动可以通过交滑移的方式而绕过障碍使形变继续进行，因此，能促使持久滑移带的形成，有利于疲劳裂纹的萌生和扩展。
具有高层错能的材料的疲劳抗力是比较低的。
相反，具有低县错能的材料的疲劳抗力是比较高的。
晶粒大小的影响：对大多数金属材料而言，其疲劳极限是随着晶粒的减小而提高。
第二相性质的影响：对于起强化作用的第二相能够有效的提高疲劳性能，而对于不起强化作用的第二相往往要降低疲劳性能。
非金属夹杂物的影响：减少夹杂物的数量，减少夹杂物的尺寸都能有效地提高疲劳极限。
夹杂物和缺陷对疲劳强度的影响是多年来许多学者悉心研究的重要课题，特别是中、高强钢或高硬度钢，夹杂物和缺陷对疲劳强度的影响更加显著。
钢材中总是存在有各种各样的缺陷和夹杂物，它们周围应力分布的不均匀对疲劳裂纹萌生和早期扩展有重要作用，也是引起应力集中的原因之一，对疲劳强度影响很大。
但是，由于这个问题的复杂性，要寻求一种统一的处理方法是相当困难的。
金属表面的情况、金属所处的介质环境等对金属的疲劳都用影响。
古人就知道了如何让金属“强壮”的方法，那就是锻炼它们，令它们“百炼成钢”。
现在我们所说的“锻炼身体”一词，其实就来源于对金属的锻炼，我们应该像锻炼金属一样锻炼自己的身体。
锻炼金属的方法是热处理，例如对钢不断回火和捶打，使其韧化。
减弱金属容易疲劳的特性，人们想到的另外一个方法是向单一金属中掺入其他物质，填补金属中的空隙和瑕疵。
如果掺入的物质是金属，就可以制造出合金，用两种金属相互填充空隙的方法来弥补瑕疵，并使得金属强度增高。
向金属中加入碳，也可以弥补金属中的瑕疵，制造出高强度碳钢。
在金属材料中添加各种“维生素”，也是增强金属抗疲劳的有效办法。
例如在钢铁和有色金属里，加进万分之几或千万分之几的稀土元素，就可以大大提高这些金属抗疲劳的本领，延长使用寿命。
在设计机械时，也应尽量减少可能发生的金属疲劳事故。
比如，可以消除零件上的薄弱环节，减少开孔、挖槽、切口等，因为疲劳裂纹常发生在这些地方；提高零件表面的光洁度，保护表面不受生锈腐蚀之害，加工粗糙所产生的刻划痕以及材料锈腐之处，都是容易产生微细裂纹的；对零件表面进行强化处理，比如，辗压零件的表面，使材料表面强化，从而不易产生微细裂纹。
四．金属材料疲劳的试验方法疲劳试验用以测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。
疲劳是循环加载条件下，发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程。
经足够的应力或应变循环后，损伤积累可使材料发生裂纹，或是裂纹进一步扩展至完全断裂。
出现可见裂纹或完全断裂统称疲劳破坏。
按破坏循环次数的高低，疲劳试验分为两类：（1）高循环疲劳（高周疲劳）试验，对于此种试验，施加的循环应力水平较低；（2）低循环疲劳（低周疲劳）试验，此时循环应力常超过材料的屈服极限，故通过控制应变实施加载。
按材料性质划分有金属疲劳试验和非金属疲劳试验；按工作环境划分包括高温疲劳试验、热疲劳（由循环热应力引起）试验、腐蚀疲劳试验、微动摩擦疲劳试验、声疲劳（由噪声激励引起）试验、冲击疲劳试验、接触疲劳试验等。
金属疲劳试验时，应力随时间一般呈正弦波形变化，但有时也采用三角形、矩形等应力波形。
金属疲劳试验时最广泛采用的是旋转弯曲疲劳试验和轴向加载疲劳试验。
金属在疲劳极限下实际所通过的最大循环次数称为试验基数。
钢铁及钛合金等，基数一般为10；对于有色金属、特殊钢及在高温、腐蚀等试验条件下，基数一般为10。
一些金属存在疲劳极限，对应地在曲线上出现水平部分。
一些金属不存在疲劳极限，其曲线无水平部分；随循环周次增加，金属所能承受的应力不断减小，因此将对应于规定周次的应力称为条件疲劳极限。
金属疲劳极限一般根据10 个以上相同试样的疲劳试验结果所绘制的曲线求得或用升降法求得。
金属疲劳强度是一种对金属外在缺陷、内在缺陷、显微组织和环境条件非常敏感的性能，通过疲劳试验所测定的试验数据一般都很分散，疲劳断口金属疲劳裂纹通常在表面层应力集中处(滑移带、夹杂、析出微粒、划痕、缺口、冶金缺陷等)萌生、而后扩展至断裂。
金属疲劳断裂表面的外观形貌称之为疲劳断口。
一般分为三区：即疲劳源（萌生疲劳裂纹的核心策源地）；疲劳裂纹扩展区（扩展过程中留下呈同心弧线的贝壳状形貌，光亮平滑，颗粒细，有时呈瓷状）；终断区（剩余截面不足以支承峰值应力因过载荷而静断，呈暗灰色纤维状或晶粒状）。
断口是试样或零件在试验或使用过程中断裂后形成的相匹配的表面,它是断裂失效最主要的残骸,也是断裂失效分析最重要的物证。
断口忠实记录了材料在载荷与环境作用下,断裂前的不可逆变形以及裂纹萌生和扩展直至断裂的全过程。
因此可以通过分析断口的特征规律反推载荷和断裂环境等信息。
五．总结为提高抗疲劳性能和分析的准确性，充分利用材料潜力，结构与材料的设计与制造，正朝着微观组织结构与应力力应变分布尽可能均匀化、表面加工尽可能光滑化和预测尽可能精确化的方向发展。
六．参考文献[1] ler.金属疲劳——过去、现在和未来[J]. 机械强度,1993,15（1）:77-80.[2] 陈传尧.疲劳与断裂[M]．武汉: 华中科技大学出版社,2002:1-5.[3] 林吉忠.金属的缺陷、载荷与疲劳[M]．北京: 中国铁道出版社,1993．[4]杨先碧.破解金属疲劳的奥秘[N].大众科技报,2011-6-21(5).[5] 郝富杰.概述金属疲劳产生的原因及影响因素[J]. 山西建筑,2011,37（11）: 51-52．[6] 哈宽富.金属力学性能的微观理论[M].科学出版社,1983:550-551.[7] 熊志鑫.基于强度稳定综合理论的金属疲劳寿命研究[D].哈尔滨.哈尔滨工程大学,2011:42-43.[8] 赵子华.金属疲劳断口定量反推研究综述[J].机械强度,2008,30(3): 508-514.[9] 赵永翔,杨冰.1Cr18Ni9Ti 管道焊缝金属疲劳短裂纹萌生与早期扩展[J].核动力工程,2003,24(2):127-128.。