Tải trọng tuần hoàn trong chu trình khép kín là tải trọng cơ học lặp đi lặp lại, gây ra sự tích tụ các hư hỏng vi mô và dẫn đến sự phá hủy do mỏi của kết cấu. Tải trọng này phát sinh khi chế độ hoạt động của các hệ thống thay đổi theo chu kỳ, được tính toán trong quá trình thiết kế, được đánh giá dựa trên các đường cong mỏi, và tác động tiêu cực của nó được giảm thiểu thông qua việc lựa chọn vật liệu, tối ưu hóa kết cấu và kiểm soát.
Tải trọng tuần hoàn trong chu trình kín là tải trọng lực lặp đi lặp lại, tác động theo chu kỳ lên các bộ phận của cơ cấu và kết cấu, dẫn đến sự tích tụ dần dần các hư hỏng và khả năng phá hủy do mỏi khi chịu tác động trong thời gian dài, đây là yếu tố then chốt quyết định tuổi thọ hoạt động của các hệ thống tuần hoàn dùng cho các mục đích khác nhau.
Tải trọng tuần hoàn trong chu trình kín phát sinh khi các chế độ hoạt động của các thành phần hệ thống thay đổi theo chu kỳ, chẳng hạn như chuyển động quay của trục, chuyển động tịnh tiến-lùi của các bộ phận, hoặc sự thay đổi theo chu kỳ của áp suất trong các mạch thủy lực hoặc khí nén. Mỗi chu kỳ hoàn chỉnh của sự thay đổi về độ lớn và hướng của lực đều để lại những dấu vết biến dạng vi mô trong cấu trúc vật liệu, những dấu vết này không biến mất khi tải trọng trở về giá trị ban đầu.
Sự tích tụ dần dần của các biến dạng vi mô dưới tác động của tải trọng tuần hoàn lặp đi lặp lại dẫn đến sự hình thành và phát triển của các vết nứt do mỏi, mà theo thời gian có thể đạt đến kích thước tới hạn và gây ra sự phá hủy đột ngột của chi tiết ngay cả khi mức tải trọng, thấp hơn đáng kể so với giới hạn chịu lực của vật liệu khi chịu tác động tĩnh. Hiệu ứng này đặc biệt nguy hiểm đối với các chu trình khép kín, nơi sự thay đổi tải trọng diễn ra với tần suất không đổi trong suốt thời gian sử dụng.
Để đánh giá ảnh hưởng của tải trọng tuần hoàn, các kỹ sư sử dụng các đường cong mỏi tiêu chuẩn, trong đó liên hệ giữa biên độ tải trọng, số chu kỳ trước khi hỏng và các tính chất vật liệu của chi tiết. Các mô hình số hiện đại cũng cho phép mô phỏng sự tích lũy hư hỏng trong điều kiện động học chu trình khép kín, có tính đến các chế độ hoạt động thực tế và những sai lệch có thể xảy ra của các thông số tải so với giá trị danh định.
Có thể giảm thiểu tác động tiêu cực của tải trọng tuần hoàn bằng cách lựa chọn các vật liệu có độ bền mỏi cao, tối ưu hóa hình học của các chi tiết để giảm các điểm tập trung ứng suất, cũng như tích hợp các chi tiết giảm chấn vào kết cấu, giúp hấp thụ một phần năng lượng từ các tác động tuần hoàn. Việc kiểm tra không phá hủy định kỳ cũng giúp phát hiện kịp thời các vết nứt đang hình thành trước khi đạt đến trạng thái nguy hiểm.
Việc tính toán tải tuần hoàn trong chu trình kín là một bước thiết kế bắt buộc đối với bất kỳ loại máy móc và cơ cấu nào, từ động cơ ô tô và máy bay cho đến băng tải công nghiệp và các nhà máy năng lượng. Việc bỏ qua yếu tố này sẽ dẫn đến việc tuổi thọ của thiết bị giảm mạnh, tăng nguy cơ xảy ra sự cố và các thời gian ngừng hoạt động không lường trước được trong các quy trình sản xuất.
