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　　金属结构是工业各个领域应用最广泛、数量最多的结构形式，从简单的零件（如螺栓、弹簧）到复杂的产品（如钢结构、装配体）都存在着其服役极限寿命。绿色制造、精确制造等概念的提出对工业产品提出了更大的挑战，如不满足服役可靠性、轻量化等要求，产品终将被淘汰。

　　金属寿命评估
　　以金属结构的产品设计而言，存在几大问题

　　1）逆向制造现象普遍：绝大多数的工业产品缺乏原创，多山寨，少创新；
　　2）设计与制造脱节严重：产品形状尺寸及技术要求仅能够满足设计指标，对产品服役可靠性具有重要影响的制造过程和服役过程考虑不足，甚至无从考虑；
　　3）寿命验证缺乏科学方法：对服役寿命是关键指标的产品，其验证方式多为基于试错的物理试验法，然后反向改进设计，方法落后。
　　金属结构的产品寿命与产品的材料、制造流程、服役条件等均有关系。疲劳寿命能够帮助ag真人平台官方了解金属及其结构在循环载荷条件下的使用寿命。根据受载程度分为应力疲劳和应变疲劳，工业产品多考虑应力疲劳。

　　以金属结构疲劳失效为例，哪些是影响材料疲劳寿命的因素？

　　材料因素

　　金属材料疲劳寿命与应力状态（平均应力和应力幅）有关，疲劳寿命的表示方式一般用S-N或P-S-N曲线，如图不同材料具有不同的疲劳寿命曲线，数据的获取可按照标准进行疲劳试验。

　　不同材料具有不同的疲劳寿命，如：
　　钢：具有疲劳极限，即应力较低条件下，材料疲劳寿命无限；
　　铝合金：无疲劳极限。
　　此外，注意影响材料疲劳寿命的服役或者试验条件，如温度等。（后文说明）

　　结构及加工因素

　　金属材料形成结构一般都要改变材料的状态。
　　形状的改变：材料由均匀的形状加工成不同尺寸形状的结构，在受载时产生应力集中从而影响局部寿命，该方面其本质是应力状态改变寿命。
　　微观组织状态的改变：结构成型过程中无论是冷加工（冷轧）还是热加工（热锻、焊接），都会产生组织变化，继而影响材料本身的疲劳寿命，该方面本质是材料性能改变寿命。
　　组织变化类型：塑性流变、轧制、热相变、回复再结晶等。
　　此外，成型制造过程中组织梯度（如焊接接头）使结构在受载过程中的应力响应复杂化、疲劳寿命非匀质化，疲劳寿命的预测增加不确定性和概率性。
　　结构寿命最简单的测试方法是非标试验，即对整个结构进行疲劳试验，获得结构疲劳失效位置及疲劳寿命。

　　应力因素

　　应力是疲劳寿命最主要的影响因素。应力分类：
　　一次应力，即结构受服役外载时的直接应力响应，仅于服役载荷有关，随外载瞬时响应；
　　二次应力，如温度的热胀冷缩产生的应力，以及残余应力（塑性成型、焊接等）。最终在综合应力的条件下影响疲劳寿命。

　　应力测试法
　　应力具体数值获得方式：
　　试验测试：应变片法、数字散斑相关性法（DIC）等可在线测量。
　　数值模拟：可通过有限元（FEM）计算获得。
　　残余应力测试方法：如小孔法、X射线法等。可按照相关的标准测量。

　　服役环境（多场耦合）
　　服役环境对金属材料及结构疲劳寿命具有重要影响。通常以多场耦合的方式引起疲劳寿命的变化。
　　温度：除产生二次应力外，引起材料非线性（不同温度条件下性能改变）；
　　腐蚀环境：材料或者结构的腐蚀和应力腐蚀会加速疲劳裂纹的萌生和扩展，严重降低结构疲劳寿命。
　　因此，面向复杂、苛刻服役环境时，必须考虑到环境多物理场（力、光、电、热、磁等）的影响。