| 游乐设施的设计寿命是由疲劳决定，因而疲劳的计算是确定游乐设施设计寿命的核心。数据显示，各种机械中，疲劳失效的零件占失效零件的60~70%。游乐设施属于机械产品，疲劳失效是危害游乐设施安全的主要因素。 |
声明：本文仅代表个人观点，不具有任何权威性。 第一、失效的主要形式 失效形式多种多样，主要分为四类：静态失效、疲劳失效、断裂失效和屈曲失效。静态失效：结构/结构/材料内危险点处应力超过材料的极限强度；疲劳失效：在循环荷载作用下，结构/构件内的应力水平远低于屈服强度，而表现出的突然断裂 （小裂纹）；断裂失效：构件完全断裂而且在工作中丧失或达不到预期功能（大裂缝）；屈曲失效：结构丧失稳定性称作（结构）屈曲，结构平衡状态的改变，由直线平衡至微弯平衡至最终的丧失稳定。疲劳失效是塑性材料在低应力循环下发生的脆性断裂；静态失效是塑性材料在高应力下发生的塑性变形或断裂；断裂失效是脆性材料在高应力下发生的脆性断裂；屈曲失效是塑性材料突然发生显著变形而失去承载能力，表现往往是整体或局部结构的垮塌。材料在远低于其强度极限甚至屈服极限的交变应力作用下，就发生断裂破坏的现象。任何材料都会发生疲劳破坏。对于钢材，在疲劳破坏之前并没有明显的变形，是一种突然发生的断裂，断口平直，属于反复荷载作用下的 脆性破坏。在荷载反复作用下，结构构件母材和连接缺陷处或应力集中部位形成微细的疲劳裂纹，并逐渐扩展以至最后断裂的现象。材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。第三、《规程》对游乐设施疲劳的规定 《大型游乐设施安全技术规程》（2023征求意见稿）3.3.6节，对游乐设施的疲劳进行了规定： (1)钢结构件及其连接的疲劳计算符合GB
50017《钢结构设计规范》中关于疲劳强度计算的规定； (2)重要焊缝进行疲劳强度校核，对应力循环中不出现拉应力的部位可不计算疲劳强度； (3)主要受力部件进行疲劳强度校核。当循环载荷的最大计算应力小于材料的疲劳极限时，主要受力部件为无限寿命；当循环载荷的最大计算应力大于材料的疲劳极限时，用疲劳载荷谱来计算主要受力部件的设计使用期限。 第四、疲劳校核准则 根据疲劳设计准则对危险部位做疲劳强度校核，疲劳强度设计准则包含容许应力幅法和疲劳强度安全系数法。容许应力幅法： △σ≤[△σ] 安全系数法: n≥[n] 第五、结构件和焊缝疲劳计算 根据疲劳设计准则对危险部位做疲劳强度校核，疲劳强度设计准则包含容许应力幅法和疲劳强度安全系数法。 GB 50017-2017《钢结构设计标准》16.1.3：疲劳计算应采用基于名义应力的容许应力幅法，容许应力幅应按构件和连接类别、应力循环次数以及计算部位的板件厚度确定。 
GB 50017《钢结构设计规范》截图1 容许应力幅法的核心是确定应力幅和许用应力幅。 应力幅是由最大应力和最小应力（非焊接件为最小应力的0.7倍）的差来计算，注意《钢结构设计标准》定义的应力幅与大学力学教材中定义的应力幅计算方法不同，在大学力学教材中，应力幅定义为最大应力和最小应力差的一半。 许用应力幅是根据设计寿命（次数）、连接类别等去计算，所以游乐设施的使用寿命是由疲劳决定的。具体按照以下公式去计算： 
GB 50017《钢结构设计规范》截图2 第六、轴疲劳计算 《规程》中，对钢结构件和焊缝的疲劳进行了规定，依据GB 50017《钢结构设计规范》进行计算，但对轴的疲劳计算，没有明确指明。在游乐设施的轴的疲劳校核中，不能按照GB 50017中关于疲劳强度计算方法进行，而应按照《机械设计手册》中疲劳强度计算方法进行，进而求出轴的疲劳强度安全系数，按照《大型游乐设施安全规范》表2判断轴是否满足规范要求。
《机械设计手册》截图 第七、小结 游乐设施的设计寿命是由疲劳决定，因而疲劳的计算是确定游乐设施设计寿命的核心。如果要确定游乐设施的设计寿命，前提是进行疲劳校核计算。第一，结构件与轴采用不同的疲劳校核准则，一个许用应力幅法，一个安全系数法；第二，两种疲劳校核准则都会用到应力幅，但他们对应力幅的定义是不同的，许用应力幅法对应最大应力与最小应力的差为应力幅，而安全系数法规定最大应力与最小应力差的一半为应力幅。
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