大型雕像結構的疲勞分析

疲勞相關概念

疲勞的定義當材料或結構受到多次重復變化的載荷作用后，應力值雖然沒有超過材料的強度極甚至比彈性極限還低的情況下就可能發生破壞，這種在交變載荷重復作用下材料或結限，構的破壞現象，稱為疲勞破壞。

疲勞與斷裂是引起工程結構和構件失效的最主要的原因美國試驗與材料協會（ASTM）在“疲勞試驗及數據統計之有關術語的標準定義”（ ASTM E２０６７２）中將疲勞定義為：在某點或某些點承受擾動應力，且在足夠多的循環擾動作用之后形成裂紋或**斷裂的材料中所發生的局部的、結構變化的發展過程。

疲勞的分類

疲勞可從不同的角度分類。根據研究對象的不同可以分為材料疲勞和結構疲勞。材料疲勞研究材料的失效機理、化學成分和微觀組織對疲勞強度的影響，標準試樣的疲勞試驗方法和數據處理方法，材料的基本疲勞特性，環境和工況的影響，疲勞斷口的宏觀和微觀形貌等，其特點是使用標準試樣進行試驗研究；結構疲勞則以零部件、接頭甚至整機為研究對象，研究它們的疲勞性能、設計方法、壽命估算方法和疲勞試驗方法，形狀尺寸和工藝因素的影響，以及提高其疲勞強度的方法。

疲勞強度、疲勞極限與疲勞壽命

疲勞強度的大小是用疲勞極限來衡量的，所謂疲勞極限就是指在**循環特征R下，材料或構件可以承受**次應力循環而不發生疲勞破壞的應力S，一般用S，表示。因材料的疲勞極限隨加載方式和應力比的不同而異，通常以對稱循環下的疲勞極限作為材料的基本疲勞極限。

疲勞壽命是疲勞失效時所經受的應力或應變的循環次數，一般用N表示。試件的疲勞壽命取決于材料的力學性能和所施加的應力水平。一般情況下，材料的強度極限愈高外加的應力水平愈低，試樣的疲勞壽命就愈長；反之，疲勞壽命就愈短。表示這種外加應力水平和標準試樣疲勞壽命之間關系的曲線稱為材料的SN曲線。

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