低周疲劳是什么意思？英文翻译以专业解释、例句

英语翻译：

【化】 low-cycle fatigue

分词翻译：

低的英语翻译：

hang down; low; lowness
【医】 hyp-; hypo-

周的英语翻译：

all; all over; circuit; circumferenc; cycle; thoughtful; week
【计】 REV
【化】 peri
【医】 para-; peri-; perimeter

疲劳的英语翻译：

fatigue; prostration; tire; tiredness; wear out; weariness
【化】 fatigue
【医】 defatigation; fatigue

专业解析

低周疲劳 (Low-Cycle Fatigue, LCF)

定义与核心特征

低周疲劳指材料或构件在较高应力或应变水平下，因塑性变形主导而发生的疲劳失效现象，其疲劳寿命通常在$10$ 至 $10$ 次循环范围内。与高周疲劳（弹性变形主导，寿命>$10$次）不同，低周疲劳的每次循环均伴随显著的塑性应变积累，导致材料微观结构损伤（如位错滑移带、空洞形核），最终引发裂纹萌生与扩展。

失效机制

塑性应变主导：循环载荷下，材料局部区域因应力集中产生不可逆塑性变形，消耗其延展性。
循环硬化/软化：材料在反复塑性变形中可能出现强度升高（硬化）或降低（软化），影响疲劳寿命。
裂纹萌生：塑性应变集中在晶界、夹杂物等缺陷处，形成微观裂纹并逐步扩展。

关键理论模型

低周疲劳寿命预测的核心模型为Coffin-Manson 公式，描述塑性应变幅与疲劳寿命的关系：

$$ Delta varepsilon_p / 2 = varepsilon_f' (2N_f)^c $$

其中 $Delta varepsilon_p$ 为塑性应变幅，$varepsilon_f'$ 是疲劳延性系数，$c$ 为疲劳延性指数，$N_f$ 为失效循环次数。该公式被广泛用于工程寿命评估。

典型应用场景

能源设备：核电压力容器因启停循环承受热应力，需通过LCF测试验证设计寿命（ASME规范标准）。
航空航天：发动机涡轮盘在起降过程中的高温低周疲劳是安全关键因素（NASA研究报告）。
抗震结构：建筑钢结构在地震载荷下的低周疲劳性能直接影响倒塌抗力。

设计应对措施

工程师通过应变寿命分析法、局部应力应变修正及损伤容限设计提升抗低周疲劳性能，例如采用高韧性材料或优化几何形状以减少应力集中。

参考文献

Manson, S.S., "Behavior of Materials under Conditions of Thermal Stress", NACA Technical Report, 1954.
ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section III, "Rules for Construction of Nuclear Facility Components", 2023.
NASA/TM-2019-219820, "Low-Cycle Fatigue Life Prediction for Turbine Engine Materials".
Dowling, N.E., Mechanical Behavior of Materials, Cambridge University Press, 2012.
GB/T 3075-2020《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》.

网络扩展解释

低周疲劳是材料在高应力、低循环次数下发生的疲劳失效现象，其核心特点与工程应用如下：

一、定义与特点

基本概念
低周疲劳（Low Cycle Fatigue, LCF）指材料或构件在循环应力接近或超过屈服极限时，经 (10 sim 10) 次循环后发生的疲劳破坏。与高周疲劳不同，其应力幅值高，破坏循环次数少。
关键参数
- 应力水平：通常处于弹塑性变形阶段，可能伴随局部塑性应变累积。
- 循环次数：一般低于 (10 sim 10) 次。

二、典型应用场景

工业设备
常见于承受周期性高载荷的部件，如：
- 压力容器：频繁启停导致应力循环；
- 燃气轮机叶片：启停过程中高温与机械应力叠加（如透平第一级静叶）。
分析方法
采用应变寿命法，通过模拟缺口根部的损伤，评估存活率（如95%、99%）对应的疲劳寿命。

三、与其他疲劳类型的对比

类型	低周疲劳	高周疲劳
应力水平	高（可能超过屈服极限）	低（弹性范围内）
循环次数	(10 sim 10) 次	(>10) 次
失效机制	塑性应变主导	弹性应变主导

四、研究意义

低周疲劳分析有助于优化安全设计寿命，例如通过S-N曲线（考虑存活率）预测部件在特定循环次数下的可靠性。

如需进一步了解具体案例（如燃气轮机叶片的疲劳评估），和中的工程分析。