一、真空辊金属疲劳现象

真空辊许多机械零件如轴、齿轮、弹簧等都是在循环应力和应变作用下工作的。循环应力和应变是指应力或应变的大小、方向，都随时间发生周期性变化的一类应力和应变。常见的交变应力是对称循环应力，其最大值和最小值的绝对值相等。

真空辊零件工作时承受的应力值通常都低于制作材料的屈服点或规定残余伸长应力，零件在这种循环载荷作用下，经过一定循环次数后仍会产生裂纹或发生突然断裂，这种现象叫做疲劳。疲劳断裂与静态力作用下的断裂不同。在疲劳断裂前都不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，因此具有很大的危险性，常常造成严重的事故。

据统计，80％以上损坏的机械零件都是因疲劳造成的。因此，研究真空辊疲劳现象对于正确使用材料，进行合理设计具有重要意义。研究表明：疲劳断裂首先是在零件应力集中局部区域产生的，其先形成微小的裂纹核心，即微裂源，随后，在循环应力作用下，裂纹继续扩展长大。

由于疲劳裂纹不断扩展，使零件的有效工作面逐渐减小，因此在裂纹所在的断面上，真空辊零件所受应力不断增加。当应力超过材料的断裂强度时，则发生疲劳断裂，形成最后瞬断区。疲劳断裂的断口如图所示。微裂源一扩展区时间：次应力循环一瞬断区疲劳断口示意图对称循环交变应力。

二、真空辊金属疲劳强度

金属在循环应力作用下能经受无限次循环而不断裂的最大应力值，称为金属的疲劳强度。即循环次数值 N 无穷大时所对应的最大应力值，称为疲劳强度。在工程实践中，一般都是求疲劳极限，即对应于指定的循环基数下的中值疲劳强度。

对于黑色金属，循环基数为10的7次方；对于有色金属，循环基数为10的8次方。对称循环应力的疲劳强度用a_1表示。许多试验结果都表明：金属的疲劳强度随着抗拉强度的提高而增加，结构钢当 o ≤1400MPa时，其疲劳强度约为抗拉强度的二分之一。疲劳断裂是在循环应力作用下，经一定循环次数后发生的。

在循环载荷作用下，金属承受一定的循环应力。和断裂时。.相应的循环次数 N 之间的关系，可以用曲线来描述，这种曲线称为 o - N 曲线，如图所示。由于大部分机械零件的损坏都是由疲劳造成的，因此消除或减少真空辊疲劳失效，对于提高零件使用寿命有着重要意义。影响疲劳强度的因素很多，真空辊设计时在结构上注意减小零件应力集中外，还应改善零件表面粗糙度，这样可减少缺口效应，提高疲劳强度。