低周疲勞試驗研究

范曉望，崔東凱，于 亮，劉 嬌，張 拓，李艷迪

(中機試驗裝備股份有限公司，吉林 長春 130103)

1 低周疲勞定義

疲勞是材料在循環應力和應變作用下，在一處或幾處產生永久性累積損傷，經過一定的循環次數后產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。疲勞壽命是發生疲勞破壞時的載荷循環次數或者在測試過程中經過一定的時間產生了破壞或者斷裂。因此，材料或構件疲勞失效時所經受的規定應力或應變的循環次數，是設計人員和工程技術人員關注的重要參數。

低周疲勞的定義：金屬在循環載荷的作用下，由于塑性應變的循環作用所引起的疲勞失效稱為低周疲勞。

(1)材料所受的循環應力接近甚至超過其屈服強度；

(2)加載頻率也很低(通常為0.01Hz～1Hz)，每個循環都會產生一定量的塑性變形；

(3)低周疲勞和高周疲勞大約以5×104循環周次為界。

材料在循環加載時的應力-應變關系可用滯后回線表征。滯后回線定義：材料在接近或超過其屈服強度的循環載荷作用下產生一定的塑性應變，得到的應力-應變曲線稱為滯后回線。低周疲勞應力-應變滯后回線如圖1所示。

圖1 低周疲勞應力-應變滯后回線

由零點開始拉伸至應變水平B后卸載至0(C點，此時載荷為0但應變不為0)，加載至應變水平D，再卸載至0(E點，此時載荷為0但應變不為0)，再加載至B點，依此往復循環。加載卸載的應力-應變跡線BDB形成一個閉環，這就是滯后回線。

每一應力產生的總應變Δεt為：

Δεt=Δεe+Δεp

式中，Δεe為彈性應變范圍；Δεp為塑性應變范圍。……