1.1.5 疲劳强度

许多机械零件（如发动机曲轴、连杆、齿轮、弹簧等）经常会受到大小和方向周期性变化的载荷作用，这种载荷称为交变载荷。在交变载荷的作用下，零件所承受的最大应力值虽然远小于其屈服强度，但经过多次循环后，零件在无显著的外观变形情况下却会发生断裂，这种断裂称为疲劳断裂。疲劳断裂往往是突然发生的，因此具有很大的危险性，经常会造成严重事故。

实验证明，金属材料能承受的交变应力S与断裂前应力循环基数N之间的关系如图1-7所示。由图可知，当S低于某一值时，曲线与横坐标平行，表示材料可经无数次循环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳极限。通常用σ_-1表示光滑试样对称弯曲疲劳极限。

图1-7 金属材料的疲劳曲线

在指定寿命下使试样失效的应力水平称为疲劳强度，GB/T 10623—2008《金属材料 力学性能试验术语》规定，用σ_N表示N次循环后的疲劳强度，即在规定的应力比下使试样的寿命为N次循环的应力振幅值。通常交变应力越小，材料断裂前所能承受的应力循环次数就越多。工程上用的疲劳强度，是指在一定的应力循环基数作用下不发生断裂的最大应力，通常规定钢铁材料的循环基数取107，非铁金属材料取108。