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疲勞又稱疲乏,是一種主觀不適感覺。在物理學上指材料、零件和構件在循環載入下,在某點或某些點產生局部的永久性損傷,並在一定循環次數后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現象。

1 疲勞 -醫學術語

基本介紹:又稱疲乏,是一種主觀不適感覺。但客觀上會在同等條件下,失去其完成原來所從事的正常活動或工作能力。凡是疾病發展到一定階段都可出現疲乏,故可以引起疲乏的疾病很多。
疲勞又稱疲乏是主觀上一種疲乏無力的不適,感覺疲勞不是特異癥狀很多疾病都可引起疲勞,很少有患病後更覺渾身不是勁的情況不同疾病引起不同程度的疲勞有些疾病表現更明顯有時可作為就診的首發癥狀。
疲勞預防:

1,養成良好的生活習慣
2,保持良好的心態穩定的情緒擁有健康的飲食習慣平時多吃水果蔬菜等提高自我免疫力

2 疲勞 -物理術語

材料、零件和構件在循環載入下,在某點或某些點產生局部的永久性損傷,並在一定循環次數后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現象。

材料承受交變循環應力或應變時所引起的局部結構變化和內部缺陷發展的過程。它使材料的力學性能下降並最終導致龜裂或完全斷裂。 

研究簡史

有記載的最早進行疲勞試驗是德國的W.A.艾伯特 。法國的J.-V.彭賽列首先論述了疲勞問題並提出「疲勞」這一術語。但疲勞研究的奠基人則是德國的A.沃勒,他在19世紀50~60 年代最早得到表徵疲勞性能的S-N曲線並提出疲勞極限的概念 。20世紀50年代 P.J.E.福賽思首先觀察到疲勞過程中在滑移帶內有金屬薄片擠出的現象。隨後N.湯普孫等人發現這種滑移帶不易用電解拋光去掉,稱為「駐留滑移帶」。後來證明,駐留滑移帶常常成為裂紋源。1924年德國的J.V.帕姆格倫在估算滾動軸承壽命時,假設軸承的累積損傷與其轉動次數成線性關係。1945年美國M.A.邁因納明確 提出了 疲 勞 破 壞的線性損傷累積理 論 ,也稱為帕 姆 格倫- 邁因納定律,簡稱邁因納定律。此後,斷裂力學的進展豐富了傳統疲勞理論的內容,促進了疲勞理論的發展。用概率統計方法處理疲勞試驗數據,是20世紀20年代開始的。60年代後期 ,概率疲勞分析和設計從電子產品發展到機械產品,於是在航空、航天工業的先導下 ,開始了概率統計理論在疲勞設計中的應用。

循環應力

在工程上引起的疲勞破壞的應力或應變有時呈周期性變化,有時是隨機的。在疲勞試驗中人們常常把它們簡化成等幅應力循環的波形 ,並用一些參數來描述 。圖1中 σmax 和 σmin 是循 環應力的最 大和最小 代 數 值 ;γ =σmin/σmax是應力比;σm=(σmax+σmin)/2是平均應力;σa=(σmax-σmin) 是應力幅 。當 σm=0時 ,σmax與σmin的絕對值相等而符號相反,γ=-11,稱為對稱循環應力;當σmin=0時,γ=0稱為脈動循環應力。

曲線

S-N曲線中的S為應力(或應變)水平,N為疲勞壽命。S-N曲線是由試驗測定的 ,試樣採用標準試樣或實際零件、構件,在給定應力比γ的前提下進行,根據不同應力水平的試驗結果 ,以最大應力σmax或應力幅σa為縱坐標,疲勞壽命N為橫坐標繪製S-N曲線(圖2) 。當循環應力中的σmax小於某一極限值時,試樣可經受無限次應力循環而不產生疲勞破壞,該極限應力值就稱為疲勞極限,圖2中S-N曲線水平線段對應的縱坐標就是疲勞極限。而左邊斜線段上每一點的縱坐標為某一壽命下對應的應力極限值,稱為條件疲勞極限。

疲勞特徵

零件 、構件的疲勞破壞可分為3個階段 :

①微觀裂紋階段。在循環載入下,由於物體的最高應力通常產生於表面或近表面區,該區存在的駐留滑移帶、晶界和夾雜,發展成為嚴重的應力集中點並首先形成微觀裂紋。此後,裂紋沿著與主應力約成45°角的最大剪應力方向擴展,裂紋長度大致在0.05毫米以內,發展成為宏觀裂紋。

②宏觀裂紋擴展階段。裂紋基本上沿著與主應力垂直的方向擴展。

③瞬時斷裂階段。當裂紋擴大到使物體殘存截面不足以抵抗外載荷時,物體就會在某一次載入下突然斷裂。

對應於疲勞破壞的3個階段 ,在疲勞宏觀斷口上出現有疲勞源 、疲勞裂紋擴展和瞬時斷裂3個區(圖3)。疲勞源區通常面積很小,色澤光亮,是兩個斷裂面對磨造成的;疲勞裂紋擴展區通常比較平整,具有表徵間隙載入、應力較大改變或裂紋擴展受阻等使裂紋擴展前沿相繼位置的休止線或海灘花樣;瞬斷區則具有靜載斷口的形貌,表面呈現較粗糙的顆粒狀。掃描和透射電子顯微術揭示了疲勞斷口的微觀特徵,可觀察到擴展區中每一應力循環所遺留的疲勞輝紋。

疲勞壽命

在循環載入下 ,產生疲勞破壞所需應力或應變的循環次數。對零件、構件出現工程裂紋以前的疲勞壽命稱為裂紋形成壽命。工程裂紋指宏觀可見的或可檢的裂紋 ,其長度無統一規定 ,一般在0.2~1.0毫米範圍內 。自工程裂紋擴展至完全斷裂的疲勞壽命稱為裂紋擴展壽命。總壽命為兩者之和。因工程裂紋長度遠大於金屬晶粒尺寸,故可將裂紋作為物體邊界,並將其周圍材料視作均勻連續介質,應用斷裂力學方法研究裂紋擴展規律 。由於S-N曲線是根據疲勞試驗直到試樣斷裂得出的 ,所以對應於S-N曲線上某一應力水平的疲勞壽命N是總壽命 。在疲勞的整個過程中 ,塑性應變與彈性應變同時存在 。當循環載入的應力水平較低時 ,彈性應變起主導作用;當應力水平逐漸提高,塑性應變達到一定數值時,塑性應變成為疲勞破壞的主導因素。為便於分析研究,常按破壞循環次數的高低將疲勞分為兩類:①高循環疲勞(高周疲勞)。作用於零件、構件的應力水平較低 ,破壞循環次數一般高於104~105的疲勞 ,彈簧、傳動軸等的疲勞屬此類。②低循環疲勞(低周疲勞)。作用於零件、構件的應力水平較高 ,破壞循環次數一般低於104~105的疲勞,如壓力容器、燃氣輪機零件等的疲勞。實踐表明,疲勞壽命分散性較大,因此必須進行統計分析,考慮存活率(即可靠度)的問題 。具有存活率p(如95%、99%、99.9%)的疲勞壽命Np的含義是 :母體(總體)中有p的個體的疲勞壽命大於Np。而破壞概率等於( 1- p ) 。常規疲勞試驗得到的S-N曲線是p=50%的曲線 。對應於各存活率的p的S-N曲線稱為p-S-N曲線。

環境影響

某些零件 、構件是在高於或低於室溫下工作,或在腐蝕介質中工作,或受載方式不是拉壓和彎曲而是接觸滾動等,這些不同的環境因素可使零件、構件產生不同的疲勞破壞。最常見的有接觸疲勞、高溫疲勞、熱疲勞和腐蝕疲勞。

此外,還有微動磨損疲勞和聲疲勞等。

①接觸疲勞。零件在高接觸壓應力反覆作用下產生的疲勞。經多次應力循環后,零件的工作表面局部區域產生小片或小塊金屬剝落,形成麻點或凹坑。接觸疲勞使零件工作時雜訊增加、振幅增大、溫度升高、磨損加劇,最後導致零件不能正常工作而失效 。在滾動軸承、齒輪等零件中常發生這種現象。

②高溫疲勞 。在高溫環境下承受循環應力時所產生的疲勞。高溫是指大於熔點1/2以上的溫度,此時晶界弱化,有時晶界上產生蠕變空位,因此在考慮疲勞的同時必須考慮高溫蠕變的影響。高溫下金屬的S-N曲線沒有水平部分 ,一般用 107~108次循環下不出現斷裂的最大應力作為高溫疲勞極限;載荷頻率對高溫疲勞極限有明顯影響,當頻率降低時,高溫疲勞極限明顯下降。

③熱疲勞。由溫度變化引起的熱應力循環作用而產生的疲勞。如渦輪機轉子、熱軋軋輥和熱鍛模等,常由於熱應力的循環變化而產生熱疲勞。

④腐蝕疲勞。在腐蝕介質中承受循環應力時所產生的疲勞。如船用螺旋槳、渦輪機葉片 、水輪機轉輪等,常產生腐蝕疲勞。腐蝕介質在疲勞過程中能促進裂紋的形成和加快裂紋的擴展。其特點有 :S-N曲線無水平段;載入頻率對腐蝕疲勞的影響很大;金屬的腐蝕疲勞強度主要是由腐蝕環境的特性而定;斷口表面變色等。

發展趨勢

飛機、船舶、汽車、動力機械、工程機械 、冶金、石油等機械以及鐵路橋樑等的主要零件和構件,大多在循環變化的載荷下工作,疲勞是其主要的失效形式。因此,疲勞理論和疲勞試驗對於設計各類承受循環載荷的機械和結構,成為重要的研究內容。疲勞有限壽命設計中進行壽命估算,必須了解材料的疲勞性能,以此作為理論計算的依據 。由於疲勞壽命的長短取決於所承受的循環載荷大小,為此還必須編製出供理論分析和全尺寸疲勞試驗用的載荷譜,再根據與各種疲勞相適應的損傷模型估算出疲勞壽命。疲勞理論的工程應用,經歷了從無限壽命設計到有限壽命設計,有限壽命設計尚處於完善階段。

發展趨勢是:

①宏觀與微觀結合,探討從位錯、滑移、微裂紋、短裂紋、長裂紋到斷裂的疲勞全過程 ,尋求壽命估算各階段統一的物理-力學模型 。

②研究不同環境下的疲勞及其壽命估算方法。

③概率統計方法在疲勞中的應用,如隨機載荷下的可靠性分析方法,以及耐久性設計等。

 

3 疲勞 -解除疲勞

「感到疲勞」也許是人們向醫生訴說得最多的一個問題。但專家認為,許多人是把「瞌睡」說成「疲勞」。這兩者之間是有區別的,疲勞是一種不管睡多久都消除不了的慵懶感覺。當一個健康人在白天感到昏昏沉沉時,要麼是因為睡眠不足,要麼是因為睡眠質量太差。記住這些差別,下述建議將對你消除疲勞有所幫助。
一、 睡足睡好
大多數成人每晚需睡6~8小時。頗具諷刺意味的是,有些人睡得過多,認為越多越好,結果翻來覆去睡得頗不安穩,也就是說睡眠質量差。
如何確定睡眠時間?專家建議:第一星期按正常時間上床;第二星期推遲1小時上床;第三星期則比正常時間提前1小時上床。三個星期下來,想一想哪一個星期中上床后5~30分鐘即能入睡,而且能頭腦清新地醒來,醒時自然而然而不是被驚醒,這一個星期的睡眠時間對你就最為適應。
在幾百種反映我們的感覺的身體節律中,有一種是睡-醒周期。另外,可的松荷爾蒙的釋放也與睡眠有關。上床前,可的松水平即降低;醒來前它又升到正常值。如果你改變睡眠習慣,例如上夜班或旅行到另一地區,由於睡-醒周期和可的松釋放的混亂,該睡就會睡不著,該醒時又昏昏欲睡,這種情況過幾天才能校正過來。
二、 合理安排飲食
中飯吃得太多引起疲勞。因為過多的食物使血液和氧從頭腦轉移到消化道。這樣,頭就會暈乎乎的。
高脂肪食物和精鍊糖是兩大罪犯。脂肪轉換成能量的時間長於其他營養品,而精鍊糖會導致胰島素的突發高峰,隨之而來的是血糖的急劇降低。如果這種高峰狀態和低谷狀態持續循環,就會出現頭痛和疲乏。為解決這類問題,可代之以食用複合碳水化合物(如全穀物麵包所含)和非精鍊糖(如水果中所含)。
中飯過飽會使人昏昏欲睡,而深夜飽餐一頓卻會起相反作用,它會使你的消化系統工作不輟,使你難以入睡。
三、 攝入足量的維生素和鐵質
目前,科學對維生素的作用尚未全部清楚,但維生素的缺乏確實影響人類的疲勞程度。水溶c和B複合維生素最易從身體中流失,因此需要補充,育齡期婦女還要注意補充鐵質。
維生素也並非多多益善,過多的維生素會引起中毒,如身體不能排泄的維生素A和D過多即會導致這種結果。因此,服用維生素必須遵醫囑。
四、 尋找疲勞的潛在原因
咖啡鹼 你的身體會對咖啡鹼產生依賴性,當你想念你的嗜好物時就會感到疲勞。
抽煙 由於抽煙會減少身體的用氧量及降低維生素C水平,因此,它會削弱人的精力。
藥物 抗組胺和控制高血壓及心臟病的藥物均會引起瞌睡。每服一種葯都要先問清其副作用。
五、 積極鍛煉身體
為什麼大多數人感到慵懶的時間是中午?原因之一是睡-—醒周期的一個低點在中午。這時,出去呼吸新鮮空氣和四處走走有好處,鍛煉會加速氧在身體和頭腦中的流動,這樣,就能加速循環使人活躍。每天以輕至中等強度鍛煉20~40分鐘大有益處,它也會幫助你中午不打瞌睡。
而有些人認為疲勞是有一定好處的,正像電池需要充電一樣。科學觀點認為疲勞時是身體某些器官修復的徵兆 ,是身體康復的必經之路。所以疲勞到來最好的方法是去休息,好讓身體去處理它自己的事務。

4 疲勞 -釋義

1、因體力或腦力消耗過多而需要休息。
2、因運動過度或刺激過強,細胞、組織或器官機能或反應能力減弱:聽覺疲勞 | 肌肉疲勞
3、因外力過強或作用時間過久而不能繼續起正常的反應:彈性疲勞 | 磁性疲勞



 

 

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