金属材料疲劳试验中影响材料疲劳强度的因素有哪些？

钢结构的疲劳破坏
一、疲劳破坏现象
钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏,这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同
样会发生.与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原
因总会存在缺陷,而这些缺陷就成为裂缝的起源,在疲劳破坏过程中,可以认为不存在裂
纹形成这个阶段.因此,钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和最后断裂两个阶段.裂纹的扩展是十分缓慢的,而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的.在裂纹扩展部分,断口因经反复荷载频繁作用的磨合,表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑,而瞬面断裂的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征.
二、影响疲劳强度的因素
在钢材的疲劳破坏中提到影响疲劳强度的主要因素是应力集中.这同样是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素.但在钢结构和钢构件中,产生应力集中的原因则极为复杂,因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多.
钢结构和钢构件在截面突然改变处都会产生应力集中,如梁与柱的连接节点、柱脚、
梁和柱的变截面处以及截面形孔等削弱处.此外,对于非焊接结构,有钢材表面的凹凸
麻点、刻痕,轧钢时的夹渣、分层,切割边的不平整,冷加工产生的微裂纹以及螺栓孔等
等.对于焊接结构还有焊缝外形及其缺陷,缺陷包括气孔、咬肉、夹渣、焊根、起弧和灭弧处的不平整、焊接裂纹等等.
除此之外,还有结构和构件中的残余应力以及结构和构件所处的环境等都会对其疲劳强度有影响.在有腐蚀性介质的环境中,疲劳裂纹扩展的速率会受到不利的影响.

在金属材料疲劳试验中，影响材料疲劳强度的因素主要有以下几点： 

1. 材料属性：金属材料的疲劳强度与其晶粒大小等属性密切相关。此外，材料中的缺陷，如微裂纹和内部气泡，也会对疲劳强度产生显著影响。

2. 应力集中：实际机械零件中不可避免的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等，会在材料表面或近表面区域内产生应力集中。这种应力集中会增加材料的风险，在重复载荷下可能导致疲劳裂纹的形成。

3. 尺寸因素：由于材料本身组织的不均匀性以及内部缺陷的存在，尺寸增加会造成材料破坏概率的增加，从而降低材料的疲劳极限。

4. 表面加工状态：机加工的表面总会存在高低不平的加工痕迹，这些痕迹相当于微小缺口，会在材料表面造成应力集中，从而降低材料的疲劳强度。材料的强度越高，对表面光洁度越敏感。

5. 加载经历：材料在实际工作中的超载和次载都会对疲劳极限产生影响。例如，高周疲劳和低周疲劳的加载历史会有不同的影响。在高周疲劳下，材料内部的微裂纹不容易扩展，而在低周疲劳下，微裂纹容易迅速扩展，导致材料失效。

6. 环境条件：环境条件也是影响疲劳强度的重要因素。例如，腐蚀环境可能会降低材料的疲劳强度。

总的来说，金属材料的疲劳强度受到多种因素的影响，包括材料属性、应力集中、尺寸因素、表面加工状态、加载经历以及环境条件等。在进行金属材料疲劳试验时，需要综合考虑这些因素，以获得准确的试验结果。