mechanical fatigue

定義：材料、零件、構(gòu)件在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性積累損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，產(chǎn)生裂紋或突發(fā)性斷裂的過程。

學(xué)科：機械工程_機械強度_結(jié)構(gòu)疲勞

相關(guān)名詞：應(yīng)力 應(yīng)變 裂紋

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

“疲勞”一詞源于拉丁語“Fatigare”，人類認(rèn)識和研究疲勞問題，已有180年的歷史。隨著瓦特改良蒸汽機，開啟了動力機械時代后，人們發(fā)現(xiàn)構(gòu)件使用一段時間后會發(fā)生損壞。文獻(xiàn)記載，阿爾伯特于1837年發(fā)表了第一篇疲勞論文，隨后，彭賽列發(fā)現(xiàn)金屬也會“累”，到1854年，布雷思韋特才提出“疲勞”的概念；而后，隨著人類對疲勞問題認(rèn)識的不斷加深，沃勒提出了“耐久極限”概念，高夫出版了第一部疲勞專著《金屬的疲勞》，而后，黑格、諾伯等相繼認(rèn)識了缺口疲勞，邁納也提出了疲勞線性累積損傷理論；到了1980年，我國由高鎮(zhèn)同教授編著的第一本疲勞專著《疲勞性能測試》問世。人類在不懈地探究機械疲勞奧秘的實踐中，對疲勞的認(rèn)識不斷地得到修正和深化。

疲勞只有在承受循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下才會發(fā)生，其破壞起源于高應(yīng)力或高應(yīng)變的局部，同時疲勞破壞是在足夠多次循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用后，形成裂紋或完全斷裂，是一種不斷發(fā)展的過程。

縱觀機械疲勞發(fā)展史，19世紀(jì)，由于疲勞破壞是在無任何先兆條件下發(fā)生而被認(rèn)為是一種不可思議的神秘現(xiàn)象；而進(jìn)入了20世紀(jì)，人們認(rèn)識到循環(huán)載荷作用會引起材料的疲勞機制，進(jìn)而導(dǎo)致小裂紋形核，促成裂紋擴(kuò)展，最終發(fā)生疲勞斷裂；時至今日，航空航天、軌道交通、生物醫(yī)學(xué)、風(fēng)力發(fā)電、建筑建材、冶金礦產(chǎn)、石油化工等重要行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域中都會發(fā)生機械疲勞破壞，經(jīng)濟(jì)損失巨大。據(jù)統(tǒng)計，疲勞、斷裂與磨損每年帶來的損失約相當(dāng)于國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4%。

目前，我國在機械疲勞方面的研究力度不斷加大，并結(jié)合先進(jìn)的微觀缺陷、原位損傷測量技術(shù)，一直致力于損傷機理、壽命預(yù)測、抗損止裂、結(jié)構(gòu)延壽的研究，經(jīng)歷了從宏觀機制探索到微觀機理探究的發(fā)展階段，已取得了較多的成果。隨著從制造大國向制造強國發(fā)展，尤其是“十三五”以來，我國在疲勞領(lǐng)域中的壽命預(yù)測精度、抗疲勞設(shè)計水平不斷提升，在經(jīng)濟(jì)成本的可回收方面發(fā)揮了極為重要的作用。

（延伸閱讀作者：大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院教授 霍軍周）

責(zé)任編輯：張兆都