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疲劳曲线（S-N曲线)

　　传统的疲劳设计，是以材料的疲劳曲线或称S(应力)-N(寿命)曲线为根据的。由于实验数据存在很大的离散性，因此只能用统计判断的方法绘制此曲线。对于不稳定变应力，要用损伤累积假说来估算零件的疲劳破坏寿命。

　　各种材料对变应力的抵抗能力，是以在一定循环作用次数N下，不产生破坏的最大应カлN来表示的。σr称为一定循环作用次数N的极限应力，也称为条件疲劳极限。对于一种材料，根据实验，可得出在各种循环作用次数N下的极限应力，以横坐标为作用次数N、纵坐标为极限应力，绘成如图8-10所示曲线，则称为材料的疲劳曲线，或称S-N曲线。从图中可以看出，应力愈高，则产生疲劳破坏的循环次数愈少。变应力低于某一数值时，则材料不再产生疲劳破坏，此时的应力称为材料的疲劳极限。出现疲劳极限的循环次数称为循环基数N，一般钢材N=10°~107左右，硬质合金(38HRC)>N,=25 x107左右，有色金属没有水平线段，即没有绝对的疲劳极限。一般工程上给出的疲劳极限是107或108。在腐蚀介质的情况下，钢材也没有疲劳极限，如图8-11所示。对应于循环基数Ν的疲劳极限，假如是对称循环的变应力，即r= -1,用o或т表示；如是脉动循环时，即r=0，则用лo或πo表示。

　　为了便于绘制疲劳曲线，往往采用半对数坐标lgN-o(r)，有时也用对数坐标lgN-lgo(T)。图8-12所示为几种合金弹簧钢的对数坐标疲劳曲线。疲劳曲线左边的条件疲劳极限(倾斜段)可用式(8-4)表示

　　此式称为疲劳曲线方程(或 Wohler曲线方程)。式中x为指数，与材料和应力形式有关，其值根据实验确定，在对数坐标中，此数即疲劳曲线的斜率。对于钢材x为6~10，有应力集中的取小值，表面光滑的取大值。

　　根据疲劳极限a，按(8-4)式便可计算出任意循环作用次数N时的条件疲劳极限

　　式中 ks—寿命系数。

　　由于应力循环作用次数N对疲劳强度影响较大，所以在制定弹簧的许用应力时，根据作用次数分为三类:弹簧受变载荷在1 x10次以上的为类；在1x103 ~1 x10次之间的为Ⅱ类；在1x103 次以下的为Ⅲ类。

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