1、因材料疲勞引發的事故

      2021年2月20日，美航一架波音777客機從美國丹佛國際機場起飛，計劃飛往夏威夷。在起飛后不久，這架波音777客機右側發動機起火爆炸，所幸最終飛機安全返航。事后經調查，該飛機在失事7年前發生機尾擦地，工作人員在維修時操作失誤，導致事發時尾端機體因金屬疲勞而爆開、連帶損毀尾翼與液壓系統，最終導致事故的發生。

      1998年6月3日，德國一輛開往漢保的城際列車在行至漢諾威附近時發生列車脫軌事件，造成100人死亡，88人重傷。經調查造成本次事故的原因就是一只車輪鋼圈發生了疲勞斷裂，火車車輪在行進中鋼圈會承受極大的重量而發生收縮，這種反復的收縮造成了它的金屬疲勞。

       以上事件我們可以發現，疲勞現象是長期作用的結果，在發生疲勞斷裂之前宏觀上看不到明顯的變化，所以此類因材料疲勞發生的事故有隱蔽性，危害大。

       據統計金屬部件中80%以上的斷裂事故是由金屬疲勞引起的，因此認識疲勞現象，研究疲勞破壞規律，檢測金屬疲勞，防止疲勞現象造成的安全事故是非常重要的。

2、疲勞概念、特點及受影響因素

2.1疲勞概念

     疲勞是指材料在承受擾動力，且在足夠多的循環擾動作用之后形成裂紋或*斷裂，由此所發生的局部yongjiu結構變化的發展過程。在經歷足夠多次的擾動載荷作用下，裂紋首先從材料高應力或高應變的局部開始形成，稱為裂萌生。此后的擾動力載荷繼續作用下，裂紋進一步擴展，直至達到*斷裂。裂紋從萌生、擴展、斷裂三個階段，是疲勞破壞的重要特點。研究材料疲勞裂紋從萌生、擴展、斷裂的機理和規律，是疲勞研究的主要任務。

2.2疲勞的特點

     材料的疲勞現象是一種潛藏的突發性破壞，在靜載下顯示韌性或脆性破壞的材料在疲勞破壞前均不會發生明顯的塑性變形，呈脆性斷裂。

     疲勞破壞屬低應力循環延時斷裂，對于疲勞壽命的預測就顯得十分重要和必要。

     對缺口、裂紋及組織等缺陷十分敏感，即對缺陷具有高度的選擇性。因為缺口或裂紋會引起應力集中，加大對材料的損傷作用；組織缺陷(夾雜、疏松、白點、脫碳等)，將降低材料的局部強度，二者綜合更加速疲勞破壞的起始與發展。 

2.3影響材料疲勞性能的因素

  A.加載方式的影響：在同樣的應力水平作用下，材料在拉壓循環載荷作用下的壽命比彎曲循環載荷作用下的短。

  B.尺寸效應：在給定壽命的條件下，大尺寸構件的疲勞強度較低。在給定應力水平的條件下，大尺寸構件的疲勞壽命較低。

  C.表面粗糙度的影響：粗糙的表面將加大構件局部應力集中程度，從而縮短裂紋萌生壽命。

  D.表面處理的影響：疲勞裂紋大多起源于表面，為了提高疲勞性能，可以通過在構件表面處理，引入壓縮殘余應力的方法，如鍍鎳、噴丸等。

  E.溫度和環境的影響：材料在諸如海水、酸堿溶液等腐蝕介質下發生疲勞，對材料的疲勞壽命是不利的，在腐蝕疲勞過程中，力學作用與化學作用相互耦合，與常規的疲勞相比，破壞進程會大大加載。 

3、材料/構件疲勞試驗

    高周疲勞：指疲勞壽命所包含的載荷循環周次比較高，一般大于5萬次，而作用在構件上的循環應力水平比較低，一般采用應力作為控制參量。疲勞性能可以用應力幅（或zuida應力）與材料失效時的循環周次之間的關系來描述，稱為應力——壽命關系，即S-N曲線。

    在給定的應力比下，施加不同應力幅的循環應力，記錄失效時的載荷壽命，以壽命為橫軸、應力為縱軸，描點并進行數據擬合，即可得到下圖的S-N曲線。很明顯，在給定的應力比下，應力水平越低，壽命越長。

S-N曲線

       低周疲勞：指疲勞壽命所包含的載荷周次比較少，一般小于5萬次，而作用在結構件上的循環應力水平比較高，zuida循環應力通常大于材料的屈服應力。由于材料進入屈服后應變變化較大，而應力變化很小，一般采用應變作為疲勞控制參量。連續監測材料的應力—應變響應，可以得到一系列的環狀曲線，即滯回曲線。如下圖。

應力-應變滯回環萬測電液伺服疲勞試驗機

      萬測疲勞試驗機主要用于金屬材料、復合材料及零部件、彈性體的疲勞力學性能試驗。可實現拉伸、壓縮、彎曲、拉壓加載。實現高周疲勞、低周疲勞、斷裂力學等試驗。控制方式有載荷控制、應變控制、位移控制，有正弦波、三角波、梯形波等各種波形輸出。可配置環境試驗裝置，如高溫、低溫、鹽霧、腐蝕下的環境模擬試驗。目前廣泛應用于科研院所、冶金、建筑、guofangjun工、高等院校、機械制造、交通運輸等行業。

高溫疲勞試驗

●試驗溫度范圍：200~1000℃。
●配置高溫引伸計，可進行應力——應變疲勞試驗。

高溫/低溫疲勞試驗

●環境箱溫度范圍：-70℃~300℃

●液壓夾具可直接進入高溫/低溫環境箱，試樣夾持無需過度連接。

腐蝕疲勞試驗

●介質可以是腐蝕性溶液或水。

●可以對介質進行溫度控制。

扭轉疲勞試驗

●實現徑向的往復扭轉加載。

●一般用于測試軸類構件扭轉疲勞壽命。

●可配置高低溫環境箱、鹽霧箱、溶液介質箱。