是指重復沖擊載荷所引起的疲勞。當沖擊次數(shù)N小于500~1000次即破壞時，零件的斷裂型式與一次沖擊相同；當沖擊次數(shù)大于10⁵次時的破壞，零件斷裂屬于疲勞斷裂，并具有典型的疲勞斷口特征。在設(shè)計計算中，當沖擊次數(shù)大于100次時，用類似于疲勞的方法計算強度。

    02  接觸疲勞

零件在循環(huán)接觸應(yīng)力作用下產(chǎn)生局部永久性累計損傷，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，接觸表面發(fā)生麻點、淺層或深層剝落的過程，稱為接觸疲勞。接觸疲勞是齒輪、滾動軸承和凸輪軸的典型失效形式。

    03  熱疲勞

由于溫度循環(huán)產(chǎn)生循環(huán)熱應(yīng)力所導致的材料或零件的疲勞稱為熱疲勞。溫度循環(huán)變化導致材料體積循環(huán)變化，當材料的自由膨脹或收縮受到約束時，產(chǎn)生循環(huán)熱應(yīng)力或循環(huán)熱應(yīng)變。

產(chǎn)生熱應(yīng)力情況主要有兩種：

• 零件的熱脹冷縮受到固持零件的外加約束而產(chǎn)生熱應(yīng)力；

  
  

• 雖然沒有外加約束，但兩件各部分的溫度不一致，存在著溫度梯度，導致各部分熱脹冷縮不一致而產(chǎn)生熱應(yīng)力。

溫度交變作用，除了產(chǎn)生熱應(yīng)力外，還會導致材料內(nèi)部組織變化，使強度和塑性降低。熱疲勞條件下的溫度分布不是均勻的，在溫度梯度大的地方，塑性變形嚴重，熱應(yīng)變集中較大；當熱應(yīng)變超過彈性極限時，熱應(yīng)力與熱應(yīng)變就不呈線性關(guān)系，此時求解熱應(yīng)力就要按彈塑性關(guān)系處理。熱疲勞裂紋從表面開始向內(nèi)部擴展，方向與表面垂直。

腐蝕介質(zhì)和循環(huán)應(yīng)力（應(yīng)變）的復合作用所導致的疲勞稱為腐蝕疲勞。腐蝕介質(zhì)與靜應(yīng)力共同作用產(chǎn)生的腐蝕破壞稱為應(yīng)力腐蝕。兩者的區(qū)別在于，應(yīng)力腐蝕只有在特定的腐蝕環(huán)境中才發(fā)生，而腐蝕疲勞在任何腐蝕環(huán)境及循環(huán)應(yīng)力復合作用下，都會發(fā)生腐蝕疲勞斷裂。應(yīng)力腐蝕開裂，有一個臨界應(yīng)力強度因子KISCC，當應(yīng)力強度因子KI≤KISCC，就不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂；而腐蝕疲勞不存在臨界應(yīng)力強度因子，只要在腐蝕環(huán)境中有循環(huán)應(yīng)力繼續(xù)作用，斷裂總是會發(fā)生的。

腐蝕疲勞與空氣中的疲勞區(qū)別在于，腐蝕疲勞過程中，除不銹鋼和滲氮鋼以外，機械零部件表面均變色。腐蝕疲勞形成的裂紋數(shù)目較多，即呈多裂紋。腐蝕疲勞的S-N曲線沒有水平部分，因此，對于腐蝕疲勞極限，一定要指出是某一壽命下的值，即只存在條件腐蝕疲勞極限。影響腐蝕疲勞強度的因素要比空氣中疲勞多而且復雜，如在空氣中，疲勞試驗頻率小于1000HZ時，頻率基本上對疲勞極限沒有影響，但腐蝕疲勞在頻率的整個范圍內(nèi)都有影響。

    01   平均應(yīng)力

隨著平均應(yīng)力（統(tǒng)計應(yīng)力）的增加，材料的動態(tài)抗疲勞應(yīng)力降低。對于同一屬性的力，平均應(yīng)力σm越大，則給定壽命的應(yīng)力幅σa就越小。

    02   應(yīng)力集中

由于工作條件或加工工藝的要求，零件常帶有臺階、小孔、鍵槽等，使截面發(fā)生突然變化，從而引起局部的應(yīng)力集中，這將顯著地降低材料的疲勞極限，但實驗表明，疲勞極限降低的程度并不是與應(yīng)力集中系數(shù)成正比。但如果要準確地預測機械部件的疲勞行為，就必須估計高應(yīng)力區(qū)或者含制造缺陷的裂紋萌生壽命。

    03   殘余應(yīng)力

探討殘余應(yīng)力對金屬疲勞強度的影響，需在高周疲勞下才有意義，因為低周疲勞的高應(yīng)變幅下殘余應(yīng)力將大幅度地松弛，所以在低周疲勞下顯示不出多大的作用。表層殘余壓應(yīng)力對于承受軸向載荷且疲勞裂紋起源于表面的零部件是有益的，但要注意核心部區(qū)域的殘余拉應(yīng)力疊加外載后發(fā)生屈服所引起的殘余應(yīng)力松弛問題。殘余應(yīng)力對零件缺口疲勞強度的作用十分顯著，這是由于殘余應(yīng)力也存在應(yīng)力集中現(xiàn)象和殘余應(yīng)力對疲勞裂紋擴展的影響更大的緣故。但殘余應(yīng)力的應(yīng)力集中不僅與缺口幾何因素有關(guān)，還與材料特性有關(guān)。

    04   尺寸效應(yīng)

材料的疲勞極限σ-1值通常是用小試樣測定的，試樣直徑一般在7~12mm，而實際構(gòu)件的截面往往大于該尺寸。試驗指出，隨著試樣直徑的加大，疲勞極限下降。其中，強度高的鋼比強度低的鋼下降的快。

    05   構(gòu)件表面狀態(tài)

構(gòu)件表面是疲勞裂紋核心易于產(chǎn)生的地方，而承受交變彎曲或交變扭轉(zhuǎn)負荷的構(gòu)件，表面應(yīng)力最大。構(gòu)件表面的粗糙度、機械加工的刀痕都會影響疲勞強度。表面損傷（刀痕、磨痕等）本身就是表面缺口，會產(chǎn)生應(yīng)力集中。使其疲勞極限降低，且材料強度越高，缺口敏感性越顯著，加工表面質(zhì)量對疲勞極限的影響就越大。

    06   環(huán)境因素

金屬材料的疲勞性能還受到周圍液相或氣相等環(huán)境的影響。腐蝕疲勞是指金屬材料在腐蝕介質(zhì)和循環(huán)載荷交互作用下的響應(yīng)，它通常多用于描述水相環(huán)境下材料的疲勞行為。腐蝕疲勞、低溫疲勞、高溫疲勞，不同氣壓環(huán)境、濕度環(huán)境等都是材料與環(huán)境因素共同作用下的疲勞現(xiàn)象。

    07   載荷類型

不同載荷下疲勞極限的大小順序為：旋轉(zhuǎn)彎曲＜平面彎曲＜壓縮載荷＜扭轉(zhuǎn)載荷。在腐蝕介質(zhì)中，加載頻率的裂紋擴展的作用比較明顯。在室溫和試驗環(huán)境下中，常規(guī)頻率 (0.1~100HZ) 對鋼和黃銅的裂紋擴展幾乎沒有任何影響。在試驗中一般而言，如果試驗加載頻率低于250HZ，頻率對金屬材料的疲勞壽命的影響就較小。

    08   材料缺陷

裂紋多萌生于表面，如在焊縫（孔眼）、鑄鋼（疏松）或次表面上（大夾雜改變了局部應(yīng)變場），而很少在內(nèi)部萌生。裂紋萌生還取決于夾雜的數(shù)量、尺寸、性質(zhì)和分布，同時也與外力的加載方向有關(guān)。此外，夾雜與基體的結(jié)合強度也不容忽視。顯微裂紋是百萬周次壽命材料中最危險的缺陷，顯微曲線則是控制著10億周次壽命材料的壽命。由于微觀尺寸下材料內(nèi)部存在缺陷的幾率遠大于材料表面，因此超高周疲勞加載時內(nèi)部萌生裂紋的幾率自然大于表面。

在疲勞試驗試樣的制備過程應(yīng)是導致試驗數(shù)據(jù)離散性最重要的環(huán)節(jié)，如車、銑和校直等機械加工方式都與試樣的最終制備質(zhì)量有關(guān)。正是由于制備方式和熱處理因素會影響材料的疲勞性能，尤其是熱處理的影響較大，因而即使是同一批次和尺寸、形貌完全相同的試驗也很難完全重復以前的疲勞試驗結(jié)果。由此可見，工件的生產(chǎn)加工因素會導致零部件的實際疲勞壽命偏離分析計算的期望壽命值。

    10   材料屬性

高周疲勞強度（N＞10⁶時）與材料的硬度有關(guān)，而對于中低周疲勞，韌性是一種重要指標。在高應(yīng)力條件下，高強度鋼由于韌性較差，其疲勞性能較低，而低應(yīng)力情況下，則具有較好的抗疲勞性能。低強度鋼與之相反，中強度鋼居中。一般說來彈性模量越高，裂紋擴展速率越低。晶粒尺寸的影響對裂紋擴展的影響僅存在于兩種極端擴展的情況：△K→△Kth和△Kmax→△KC，對中速裂紋擴展特性沒有明顯的影響。斷裂韌性KIC（或KC）與擴展速率是相互聯(lián)系的。一般認為，材料韌性的增加會降低裂紋的擴展速度。

• 安全壽命法：設(shè)計應(yīng)力低于疲勞極限，認為結(jié)構(gòu)中無缺陷。
  

  
  

• 失效安全法：設(shè)計應(yīng)力與平面缺陷情況下的剩余強度有關(guān)，該設(shè)計方法允許存在可接受的缺陷。

  
  

• 安全裂紋法：允許存在確定性可預測的擴展裂紋。

  
  

• 局部失效法；能夠解決金屬疲勞分析中的一些問題，目前在法國廣泛應(yīng)用。20世紀90年代超高周疲勞試驗技術(shù)的興起，充分說明一些微觀缺陷（如夾渣、氣孔、鍛造形成的大尺寸晶粒等）對材料的疲勞壽命也具有重要的影響。