变应力分为随机变应力和循环变应力,其中循环变应力又分为非对称循环变应力/脉动循环变应力和对称循环变应力,其中对称循环变应力和非对称循环变应力又归为规律性不稳定变应力,利用疲劳损伤积累假说,可将规律性的不稳定变应力转换成某一等效的稳定变应力。
交变应力,又称循环应力、重复应力,是随时间作周期性变化的应力。产生的原因是荷载作周期性变化,或是荷载不变,构件作周期性运动。在应力循环中,如最大应力和最小应力各自维持某一数值的,称为“稳定交变应力”;如最大应力和最小应力随时间改变其大小的,称为“不稳定交变应力”。
交变应力作用下构件的破坏称疲劳破坏,持久极限是交变应力作用下经过无数次变化而不使构件产生破坏的最大应力值,是对构件疲劳强度计算的重要依据,对持久极限的讨论在工程上有很重要的实际意义。
实践表明,即使低于屈服极限,交变应力也会引起构件的突然断裂,且断裂前无明显的塑性变形。这种现象称为疲劳失效。疲劳失效的原因是构件尺寸突变或内部缺陷部位的应力集中诱发微裂纹;在交变应力作用下,微裂纹不断萌生、集结、沟通,形成宏观裂纹并突然断裂。
对称循环下构件疲劳强度计算的关键是确定其持久极限。持久极限除以安全系数得许用应力。如果构件危险点处的最大工作应力小于许用应力,则构件不会发生疲劳失效。