轨道车辆结构疲劳概述
问题导入
图1铁丝网
假设，您有一位非常要好的朋友被困在铁丝网里（图 1所示），吃得好，喝得好，但就是
渴望自由，想出来，可除了双手没任何工具，需要你帮他想个办法！
引Q:逃脱简单，把铁丝网弄破就行，我拿着的是他铁丝网的一段，哪位同学帮他想办 法扯断逃脱？
A同学：（使劲拽） B同学：（反复折）
B同学反复折，很轻松地就折断了！请同学们考虑一下，为什么 A同学使劲拽没断，B 同学轻轻地
反复折就折断了？这其中蕴含的科学问题，就是我们今天要讲的疲劳。
二、疲劳概述
1■预备知识
在讲什么是疲劳之前，先回顾一下几个概念。
1） 载荷（Load）
使材料或结构（以下统称构件）产生 内力和变形的外力及其它因素。更一般的，对构件 工作性能产生不良影响的 外在因素，统称为载荷，比方说常见的力、弯矩以及温度、腐蚀载 荷等。
2） 应变、应力（Strain, stress
当构件在外力作用下不能自由移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化（也即变形） 件一点处的变形程度称为应变（Strain）。
，构
线应变 角应变
三（名义应变，或称工程应变）
=（真实应变）
—：s
=CL
+ P
AF称为内力。把内力在一点的分布集度，即单位面积
构件发生形变时内部某一截面 m产生了大小相等、方向相反的反作用力以抵抗（平衡） 外力，与外载荷相对应，该反作用力
上的内力，称为应力（Stress。
应力描述:
AF
PM
=云
（名义应力，也称工程应力）
AF dA
（真实应力）
⑶动、静载荷（应力、应变）
根据随时间的变化情况，载荷又分为静载荷
（Static load）与动载荷（Dynamic load or
Fatigue
load）。随时间不变化或者变化非常缓慢的载荷，称为静载荷，反之称为动载荷（也称交变载 荷）。相
应的，应力与应变也有动、静之分。
静载荷
动载荷
Q:变化与不变化好理解， 变化非常缓慢”怎么理解和界定？
A :先看个例子，如图7所示的承载系统，由可伸缩杆 A和杆B组成，其中杆A长1.0 米，极限承
受载荷为40KN，最大压缩量为0.2米；杆B长为0.9米，极限载荷为30KN，最 大压缩量为0.1米。外载荷F为动态加载，变化范围为0~50KN，为该承载系统是否安全？
图7承载系统
分析：杆A比杆B高0.1米，说明加载开始时整个系统由杆 A独立承载，这时如果载荷 F加载过快而超过其极限载荷的话，杆 A会瞬间断裂，而使杆B独立承载，由于此时的载荷 已超过杆B的极限载荷，所以杆B在承载的瞬间也断裂；相反的，如果一开始 F变化缓慢， 杆A在被压缩0.1米之前所受的载荷没有超过其极限载荷，F再增加时则由杆A、B共同承 载，从而保证了系统的安全。
“变化非常缓慢”的目的，是让外部载荷在构件内部得到充分的分配，以最大限度地发 挥构件的承载能力。具体到加载速率则是由材料、结构形状以及载荷类型等因素决定。
注：本例中承载不均匀现象就是下文所讲的应力集中。
轨道车辆结构疲劳概述讲义
