疲劳极限

疲劳极限或耐久极限是一种应力水平，低于该水平可以对材料施加无限次数的载荷循环而不会导致疲劳失效。某些金属（例如铁合金和钛合金）具有明显的极限，而其他金属（例如铝和铜）则没有，并且即使在很小的应力幅值下也会最终失效。如果材料没有明确的限制，则使用术语疲劳强度或耐久强度，并将其定义为材料可以承受指定循环次数而不会疲劳失效的完全反向弯曲应力的最 大值。

ASTM 将疲劳强度 S N f {displaystyle S_{N_{f}}} 定义为在 N f {displaystyle N_{f}} 循环后发生失效的应力值，以及疲劳极限 S f {displaystyle S_{f}} ，因为当 N f {displaystyle N_{f}} 变得非常大时发生失效的应力极限值。 ASTM 没有定义耐久极限，即材料将承受许多载荷循环的应力值，但暗示它类似于疲劳极限。

一些作者使用耐久极限 S e {displaystyle S_{e}} 来表示应力，低于该应力永远不会发生失效，即使是无限大的加载循环次数，如钢材；和疲劳极限或疲劳强度 S f {displaystyle S_{f}} ，表示在指定次数的加载循环后发生失效的应力，例如 5 亿次，如铝的情况。其他作者不区分表达方式，即使他们确实区分了两种类型的材料。

钢的典型极限值 ( S e {displaystyle S_{e}} ) 是极限抗拉强度的一半，最 大值为 290 MPa (42 ksi)。对于铁、铝和铜合金，S e {displaystyle S_{e}} 通常是极限抗拉强度的 0.4 倍。

铁的最 大典型值为 170 MPa (24 ksi)，铝为 130 MPa (19 ksi)，铜为 97 MPa (14 ksi)。请注意，这些值适用于光滑的无缺口试样。缺口试样的耐久极限（因此对于许多实际设计情况）要低得多。

对于聚合材料，疲劳极限已被证明反映了聚合物链中共价键的固有强度，必须断裂才能扩展裂纹。

只要其他热化学过程不破坏聚合物链（即老化或臭氧侵蚀），当负载保持在固有强度以下时，聚合物可以无限期地运行而不会出现裂纹增长。

1870 年，奥古斯特·沃勒 (August Wöhler) 提出了耐力极限的概念。然而，最近的研究表明，金属材料不存在耐久极限，如果进行足够的应力循环，即使是最小的应力最终也会导致疲劳失效。