材料在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常材料承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时,破坏就可能发生。另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大,这种现象称为应力集中。对于组织均匀的脆性材料,应力集中将大大降低构件的强度,这在构件的设计时应特别注意。 承受轴向拉伸、压缩的构件,只有在寓加力区域稍远且横截面尺寸又 无急剧变化的区域内,横截面上的应力才是均匀分布的。然而工程中由于实际需要,某些零件常有切口、切槽、螺纹等,因而使杆件上的横截面尺寸发生突然改变,这时,横截面上的应力不再均匀分布,这已为理论和试验所证实。在静荷作用下,各种材料对应力集中的敏感程度是不相同的。像低碳钢那样的塑性材料具有屈服阶段,当孔边附近的最大应力 达到屈服极限时,该处材料首先屈服,应力暂时不再增大。如外力继续增加,增加的应力就由截面上尚未屈服的材料所承担,使截面上其它点的应力相继增大到屈服极限,该截面上的应力逐渐趋于平均,如图 2-32 所示。因此,用塑性材料制作的零件,在静荷作用下可以不考虑应力集中的影响。而对于组织均匀的脆性材料,因材料不存在屈服,当孔边最大应力的值达到材料的强度极限时,该处首先断裂。因此用脆性材料制作的零件,应力集中将大大降低构件的强度,其危害是严重的。这样,即使在静载荷作用下一般也应考虑应力集中对材料承载能力的影响。然而,对于组织不均匀的脆性材料,如铸铁,其内部组织的不均匀性和缺陷,往往是产生应力集中的主要因素,而截面形状改变引起的应力集中就可能成为次要的了,它对构件承载能力不一定会造成明显的影响。