金屬疲勞是什么意思和原理?

在工程實(shí)際中，很多機(jī)器零件所受的載荷不僅大小可能變化，而且方向也可能變化，如齒輪的齒，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的軸等．這種載荷稱(chēng)為交變載荷，交變載荷在零件內(nèi)部將引起隨時(shí)間而變化的應(yīng)力，稱(chēng)交變應(yīng)力．零件在交變應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，會(huì)在小于材料的強(qiáng)度極限甚至小于屈服極限的應(yīng)力下斷裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞．金屬材料在無(wú)限多次交變應(yīng)力作用下，不致引起斷裂的最大應(yīng)力稱(chēng)為疲勞極限或疲勞強(qiáng)度．

實(shí)踐證明，金屬疲勞已經(jīng)是十分普遍的現(xiàn)象。據(jù)150多年來(lái)的統(tǒng)計(jì)，金屬部件中有80％以上的損壞是由于疲勞而引起的。在人們的日常生活中，也同樣會(huì)發(fā)生金屬疲勞帶來(lái)危害的現(xiàn)象。一輛正在馬路上行走的自行車(chē)突然前叉折斷，造成車(chē)翻人傷的后果。炒菜時(shí)鋁鏟折斷、挖地時(shí)鐵锨斷裂、刨地時(shí)鐵鎬從中一分為二等現(xiàn)象更是屢見(jiàn)不鮮。

為什么金屬疲勞時(shí)會(huì)產(chǎn)生破壞作用呢？這是因?yàn)榻饘賰?nèi)部結(jié)構(gòu)并不均勻，從而造成應(yīng)力傳遞的不平衡，有的地方會(huì)成為應(yīng)力集中區(qū)。與此同時(shí)，金屬內(nèi)部的缺陷處還存在許多微小的裂紋。在力的持續(xù)作用下，裂紋會(huì)越來(lái)越大，材料中能夠傳遞應(yīng)力部分越來(lái)越少，直至剩余部分不能繼續(xù)傳遞負(fù)載時(shí)，金屬構(gòu)件就會(huì)全部毀壞。