彈簧材料的疲勞現(xiàn)象

　　應(yīng)力種類（如反復(fù)彎曲、拉壓、反復(fù)扭轉(zhuǎn)或復(fù)合應(yīng)力）不同時，其疲勞極限不同。材料的疲勞現(xiàn)象存在以下一些規(guī)律。

　　1）彈簧承受的變應(yīng)力最大值越高，斷裂前所能承受的應(yīng)力循環(huán)周次N越小;而應(yīng)力最大值越低，斷裂前的應(yīng)力循環(huán)周次N越大。在一定條件下，彈簧工作時產(chǎn)生的應(yīng)力最大值低于某值時，材料可經(jīng)受無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生斷裂。從疲勞曲線（S-N曲線）可明顯地看到，當(dāng)應(yīng)力最大值低于某值后，曲線逐漸與橫坐標(biāo)平行，成為定值，此時的應(yīng)力值即為疲勞極限。

　　2）實踐證明，大多數(shù)彈簧材料的疲勞曲線在 10^7周次后變?yōu)樗?，而有色金屬和某些超高強度鋼的疲勞曲線無明顯水平部分，需經(jīng) 10^8周次或更多周次應(yīng)力循環(huán)后才能有條件地確定疲勞極限。為了方便起見，常根據(jù)實際需要規(guī)定一有限值，把應(yīng)力循環(huán)周次超過此有限值而不斷裂的最大應(yīng)力稱為彈簧材料的條件疲勞極限。

　　3）對于受正負(fù)交變循環(huán)應(yīng)力作用的彈簧材料，在最大應(yīng)力相同的前提下，應(yīng)力為對稱循環(huán)相比應(yīng)力為不對稱循環(huán)而言對彈簧材料造成的損害更大。當(dāng)應(yīng)力為不對稱循環(huán)時，若最大應(yīng)力相同，則應(yīng)力循環(huán)不對稱的程度越大，試件斷裂前經(jīng)受的應(yīng)力循環(huán)周次越多。亦即對彈簧材料造成的損害越小。

　　4）不同彈簧材料，雖有相同的疲勞極限，但其疲勞曲線斜線部分的左右位置和傾斜角大小可能不同。這表明彈簧材料對疲勞過載荷（應(yīng)力超過疲勞極限時的載荷）的抗力不同。疲勞曲線傾斜部分各點的應(yīng)力水平與相對應(yīng)的循環(huán)周次稱為過載持久值或有限周次的疲勞強度。全面評價彈簧材料的疲勞抗力時，應(yīng)有完整的疲勞曲線。

　　5）彈簧材料的疲勞曲線是由實驗測定的，實驗數(shù)據(jù)的分散性是很大的。嚴(yán)格地說 S-N曲線實際上是一個曲線帶，如圖2-2b所示。因此，疲勞曲線應(yīng)看作是一組試驗所得的分散帶的均值。當(dāng)疲勞數(shù)據(jù)足夠多時，可將數(shù)據(jù)用概率統(tǒng)計法畫出不同破壞概率的一組疲勞曲線，即P-S-N曲線，其中 P表示疲勞破斷概率。通常繪出的 S-N曲線相當(dāng)于破斷概率 P=50??P-S-N曲線。

　　6）影響疲勞性能的因素很多，除去彈簧材料本身外，零件的制作工藝、使用環(huán)境等都有不同的影響。因此對于一些重要的零件，在定型時需要進行疲勞試驗。