1.疲劳失效的特征

在交变应力的作用下构件产生可见裂纹或断裂的现象，称为疲劳失效（或疲劳破坏）。构件的疲劳失效与静载荷下的强度失效具有本质的差别。疲劳失效具有以下特征。

（1）工作应力低。破坏时的最大工作应力一般远低于静载荷下材料的屈服强度。

（2）破坏表现为脆性断裂。即使是塑性很好的材料，破坏时断口处也无明显的塑性变形。

（3）断口由疲劳源、裂纹扩展区和断裂区3部分组成，如图2-34所示。

图2-34　疲劳断口

（4）断裂前经过多次应力循环作用。

（5）疲劳失效往往是突然发生的，事先无明显预兆，一旦发生破坏，往往造成严重后果。

2.疲劳失效的原因(www.daowen.com)

疲劳失效的一般原因是：材料内部往往存在一些缺陷，构件表面也存在机加工后留下的刀痕等，当交变应力超过一定限度并经历了足够多次的反复作用，便在构件中应力最大处和材料缺陷处产生了微细的裂纹，形成裂纹源。随着应力循环次数的增加，裂纹源逐渐扩展，裂纹两边的材料时而压紧，时而离开，类似研磨过程，从而逐渐形成光滑区。当有效截面削弱到不足以承受外力时，在外界偶然因素（如超载、冲击或振动等）的作用下便突然断裂，形成断口的粗糙区。

据统计，机械零件的失效有70%～90%为疲劳失效。例如，转轴、连杆、齿轮、弹簧、汽轮机叶片等，其主要失效形式是疲劳失效。

3.疲劳强度

材料在交变应力的作用下，能经受无限次应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力，称为材料的疲劳强度。材料的疲劳强度可通过疲劳试验测定。例如，当结构钢的抗拉强度Rm≤1 400MPa时，其疲劳强度约为抗拉强度的一半。

4.影响构件疲劳强度的主要因素

（1）材料的屈服强度越高，其疲劳强度也越高。

（2）在构件的形状和尺寸突变处（如阶梯轴台肩、开孔、切槽等），由于存在应力集中，使构件容易产生疲劳裂纹，从而降低构件的疲劳强度。

（3）构件表面加工质量高，表面粗糙度值越小，应力集中越小，疲劳强度也越高。

（4）构件的尺寸越大，所包含的缺陷越多，出现裂纹的概率越大，因此，其疲劳强度越低。

（5）通过表面处理（如喷丸处理、表面渗碳、渗氮等）对构件表面进行强化，可改善构件表面层质量，提高构件的疲劳强度。