疲劳试验是焊接结构疲劳强度设计的基础，其中焊接接头样件的疲劳试验是很重要的，这类试验的目的是获得焊接接头的抗疲劳能力，而度量这个抗疲劳能力的数学表达就是 S-N 曲线。这里“ S ”代表用应力度量的疲劳强度（strength），“ N ”代表应力循环次数（number）。由于应力与循环次数的数量级差异很大，因此通过对数坐标系可以更方便地表达。对数坐标系里 S-N 曲线为一条直线或折线，但物理上它却是一条高度非线性的曲线。

关于 S-N 曲线的概念及如何通过试验获得焊接接头的 S-N 曲线，许多文献中可以查阅到，这里仅对以下三点给出进一步的讨论。

1. S - N 曲线的力学内涵

在外部动态载荷作用下，任何一个焊接接头都能表现出一定抵抗疲劳的能力。当承受的应力水平较高时，疲劳寿命就短；当承受的应力水平较低时，疲劳寿命就长。如果说外载荷是导致疲劳的“驱动力”，那么 S-N 曲线就是该焊接接头抵抗疲劳的“阻抗力”的一种表现形式。双对数坐标系下 S-N 曲线位置越向上，抵抗疲劳的“阻抗力”就越大，反之就越小。由此可见，一条 S-N 曲线就是与它对应的那个焊接接头抗疲劳能力的度量，在抗疲劳设计中 S-N 曲线的地位相当重要。

任何一条 S-N 曲线数据都来自于疲劳试验，它的数据与试验时的焊接接头的几何形状对应，也与所施加的疲劳载荷对应。于是在工程应用中选择 S-N 曲线时，一定要注意两个一致性：被评估接头的几何一致性以及疲劳载荷的一致性。假如应用中存在其中任何一个不一致，那么对焊接接头抗疲劳能力的评估就将产生不同程度的偏差。

事实上，公开发表的标准中提供的 S-N 曲线数据，虽然顾及了工程实际需要，但是有限的数据很难满足实际结构中几何形状与载荷模式的多样性，为了解决这个冲突，一个新的重要的概念被提了出来，即：主 S-N 曲线。关于主 S-N 曲线的来龙去脉，后面将有详细的介绍。

2. S - N 曲线水平段的拐点

有的标准中给出的 S-N 曲线有水平拐点，例如在10 ⁷ 次时出现水平拐点，如果应力水平低于这个拐点对应的应力水平，那就意味着它对疲劳损伤没有贡献，这个拐点对应的应力就是通常意义上的疲劳强度的概念，这个概念完全是一个工程上的假设，即认为这个应力拐点对应的循环次数（例如10 ⁷ 次）可以满足工程需要的循环次数。

但是有些标准不是这样，例如BS标准，它的 S-N 曲线（图2-4）就没有水平拐点，它给出的理论解释是，小的应力循环对疲劳损伤也有贡献 ^[3] ，其实在工程中引起疲劳破坏的随机因素很多，无水平拐点的 S-N 曲线考虑更偏于安全。此外，从图2-4中可看出，纵坐标表示应力范围（stress range），其原因在后面将有详细解释。

3. S - N 曲线的统计意义

在试验获得 S-N 曲线时， S-N 曲线是服从概率分布的，将失效概率考虑进去得到的是 P-S-N 曲线，这里的“ P ”是英文单词概率（probability）的简写。通常这个概率是服从高斯分布的 ^[4] ，而图2-4中的 S-N 曲线只是某特定破坏概率下的 S-N 曲线，因此在选择 S-N 曲线时要声明它的失效概率。一般情况下，工程中给出的 S-N 曲线是指失效概率为 P =50%的疲劳曲线，或称为中值 S-N 曲线。在设计时选择合适的 P 值是需要综合考虑的。关于如何综合考虑，第4章中将结合一个设计评估标准给出进一步的讨论。

既然疲劳寿命是具有统计意义上的寿命，那么疲劳寿命不可能像一加一等于二那样被准确计算出来。对疲劳寿命计算而言，准确只是相对的，然而这不等于疲劳寿命的计算没有意义，问题的关键在于计算目的是追求“绝对”，还是追求“相对”，如果疲劳寿命的计算模型可靠、计算过程科学，那么设计人员就可以通过相对比较来选择一个好的设计，这也更好地体现了疲劳寿命评估的工程意义。 qKQGTdfBP2fZOyEbJueuxwBnJb9I0Y/i7PXF6wED0SOPx9YqDaDwpRbgdZb/KsfG