Chuyển đến nội dung chính
CƠ KHÍ.NET
Gia công – chế tạo
Hệ thống – quản trị kỹ thuật

Độ bền mỏi

Còn gọi là: fatigue strength, giới hạn mỏi, endurance limit

Biên soạn: Ban Biên tập cokhi.net · Cập nhật · 6 phút đọc

Độ bền mỏi là khả năng chi tiết chịu tải LẶP (thay đổi theo thời gian) mà không nứt gãy, ngay cả khi ứng suất thấp hơn giới hạn bền tĩnh. Hỏng mỏi bắt đầu từ vết nứt tế vi tại điểm tập trung ứng suất rồi lan dần đến gãy đột ngột. Biểu diễn bằng đường cong S-N (ứng suất–số chu kỳ) và giới hạn mỏi.

Đặc điểm hỏng mỏi

Đặc điểmHỏng tĩnh thông thườngHỏng mỏi
Mức ứng suất gây hỏngGần/vượt giới hạn bềnCó thể THẤP HƠN nhiều giới hạn bền tĩnh
Diễn biếnBiến dạng dẻo rõ trước khi gãy (vật liệu dẻo)Gãy đột ngột, ít/không có dấu hiệu báo trước
Nguyên nhân khởi phátQuá tải trực tiếpVết nứt tế vi tại điểm tập trung ứng suất, lan dần theo chu kỳ tải

Hỏng mỏi được biểu diễn qua đường cong S-N (Wöhler) — trục tung là biên độ ứng suất, trục hoành là số chu kỳ tới khi hỏng (thang log). Một số vật liệu (đặc biệt thép) có giới hạn mỏi (endurance limit) — mức ứng suất mà dưới đó chi tiết có thể chịu tải gần như vô hạn chu kỳ mà không hỏng mỏi.

Trang này trình bày ở mức khái niệm nguyên lý. Trị số thiết kế và hệ số an toàn mỏi cho một chi tiết cụ thể phải lấy từ tiêu chuẩn áp dụng và do kỹ sư có chuyên môn quyết định.

Đối chiếu: đường cong S-N, giới hạn mỏi và ảnh hưởng của ứng suất tập trung — Mỏi chi tiết máy: đường cong S-N, giới hạn mỏi, ứng suất tập trung. Tra cứu 03/09/2026.

Vì sao chi tiết gãy mỏi sớm hơn tính toán — các nguyên nhân thường bị bỏ sót

Tính mỏi ra một tuổi thọ, chi tiết gãy trước hạn đó — tình huống này hầu như không phải do công thức sai, mà do điều kiện thực tế khác giả thiết của công thức. Đường cong S–N dựng từ mẫu thử nhẵn bóng, tiết diện đều, môi trường phòng thí nghiệm. Chi tiết thật thì không như vậy.

Điều kiện thực tếVì sao nó rút ngắn tuổi thọ mỏiNhận ra bằng cách nào
Vết dao, rãnh, lỗ, góc lượn nhỏỨng suất cục bộ cao hơn ứng suất danh nghĩa nhiều lầnVết nứt luôn khởi từ đúng những chỗ này
Bề mặt gia công thôMỗi vết xước là một mầm nứt sẵn cóSo độ nhám vùng gãy với vùng còn lại
Ứng suất kéo dư sau gia công hoặc hànCộng vào ứng suất làm việc, dịch toàn bộ chu kỳ lên phía kéoVùng ảnh hưởng nhiệt, chỗ chưa khử ứng suất
Ăn mòn đồng thời với tải lặpĐáy rỗ ăn mòn đóng vai trò vết khía, và ăn mòn tiếp tục trong lúc nứt lanRỗ trên bề mặt quanh chỗ khởi nứt
Ma sát vi mô ở chỗ lắp chặtSinh mầm nứt ngay dưới mép mayơ, vị trí khó soiVết sẫm màu tại mép chi tiết lắp trên trục
Tải thật có đỉnh mà tính toán bỏ quaKhởi động giật, kẹt, va đập không nằm trong phổ tải giả địnhĐo tải thực tế thay vì lấy tải danh nghĩa

Điều phải tra chỗ khác: bảng này giải thích vì sao sớm, nhưng không cho ra tuổi thọ mới. Muốn có số thì phải áp các hệ số hiệu chỉnh bề mặt, kích thước, tập trung ứng suất vào giới hạn mỏi của mẫu chuẩn, rồi tính lại.

Mẹo sai hay gặp: đánh bóng chỗ gãy rồi hàn đắp lại cho chắc. Hàn đắp đưa vào nhiệt, ứng suất dư kéo và tổ chức thô ngay tại vùng vốn đã là điểm yếu — chi tiết hàn đắp thường gãy lại gần đúng chỗ cũ.

Đối chiếu: đường cong S–N và giới hạn mỏi — Mỏi chi tiết máy: đường cong S-N và giới hạn mỏi. Tra cứu 16/09/2026.

FAQ

Vì sao chi tiết có thể gãy dù ứng suất thấp hơn giới hạn bền tĩnh? Vì hỏng mỏi tích lũy dần qua nhiều chu kỳ tải lặp — mỗi chu kỳ ứng suất (dù thấp) làm vết nứt tế vi tại điểm tập trung ứng suất lan rộng thêm một chút, đến khi tiết diện còn lại không đủ chịu tải thì gãy đột ngột, khác cơ chế hỏng tĩnh (quá tải 1 lần vượt giới hạn bền).

Đường cong S-N (Wöhler) thể hiện điều gì? Thể hiện mối quan hệ giữa biên độ ứng suất tác dụng và số chu kỳ tải chi tiết chịu được trước khi hỏng mỏi — ứng suất càng thấp, số chu kỳ chịu được càng nhiều (đường cong đi xuống khi số chu kỳ tăng).

Giới hạn mỏi (endurance limit) là gì? Là mức ứng suất mà dưới đó (với một số vật liệu như thép), chi tiết có thể chịu số chu kỳ tải gần như vô hạn mà không hỏng mỏi — đây là ngưỡng thiết kế quan trọng khi chi tiết chịu tải lặp trong suốt tuổi thọ dự kiến.

Điểm tập trung ứng suất ảnh hưởng thế nào đến độ bền mỏi? Các điểm gián đoạn hình học (góc vuông, rãnh then, lỗ, thay đổi tiết diện đột ngột) làm ứng suất cục bộ tăng cao hơn nhiều so với ứng suất danh nghĩa — đây thường là điểm khởi phát vết nứt mỏi, nên bo tròn góc lượn là biện pháp thiết kế quan trọng để tăng độ bền mỏi. Giới hạn mỏi là gì? Là mức ứng suất mà dưới đó chi tiết chịu được số chu kỳ rất lớn mà không phá hủy. Một số vật liệu có giới hạn mỏi rõ rệt, số khác thì độ bền cứ giảm dần theo số chu kỳ nên phải thiết kế theo tuổi thọ hữu hạn.

Vì sao ứng suất tập trung nguy hiểm với tải chu kỳ hơn tải tĩnh? Vì với tải tĩnh, vật liệu dẻo có thể chảy dẻo cục bộ và phân bố lại ứng suất tại chỗ tập trung. Với tải chu kỳ thì chính chỗ đó trở thành điểm khởi đầu vết nứt mỏi — nên góc lượn, rãnh và lỗ phải được xử lý kỹ hơn nhiều.

Đọc sâu — mỏi chi tiết máy trên chuyên trang Thiết kế & chế tạo máy

Trang thuật ngữ này trả lời nhanh "Độ bền mỏi là gì". Nội dung đầy đủ nằm ở chuyên trang Thiết kế & chế tạo máy:

Chuyên mục gốc: Thiết kế & chế tạo máy