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寿命设计方法 -王光建 目录 什么是疲劳失效 无限寿命设计方法 S-N 曲线(wohler curve)及疲劳极限 基于疲劳极限的评判 考虑平均应力的损伤修正 有限寿命设计方法 Miner法则(疲劳损伤线性累积) 雨流计数法 寿命计算 疲劳寿命仿真计算 疲劳寿命计算的不足 疲劳失效 疲劳是一种机械损伤过程 特点: 在这一过程中即使名义应力低于材料屈服强度；破坏前无明显塑性变形，突然发生断裂 本质： 交变载荷+金属缺陷金属的循环塑性变形（微观） 疲劳一般包含裂纹萌生和随后的裂纹扩展两个过程 疲劳是损伤的累积 金属内部缺陷 微裂纹产生 裂纹扩展 断裂 （晶体位错） 疲劳发生过程 疲劳的判断： 金属材料的疲劳断裂口上，有明显的光滑区域与颗粒区域，光滑区域是疲劳断裂区，颗粒区 域是脆性断裂区 粗糙的脆性断裂区 光滑的疲劳区 裂纹源 无限寿命设计方法 -S-N 曲线(Wohler curve)及疲劳极限 S-N 曲线是根据材料的疲劳强度实验数据得出的应力和疲劳寿命N的 关系曲线 S-N 曲线用于描述材料的疲劳特性 σ S-N curve 1871年，Wohler首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究，发展了S-N曲线及疲劳极限概念 无限寿命设计方法 -S-N 曲线(Wohler curve)及疲劳极限 7 疲劳极限：一般规定，循环次数10 所对应的最大应力为疲劳极限 σ σ limit S-N curve 无限寿命设计方法 -基于疲劳极限的评判 Alternating stress 作为判断应力 Alternating stress=( σ - σ )/2 max min 判断标准 Alternating stress σ σ limit σ σ limit σ 2 √ S-N curve σ 1 × 无限寿命设计方法 -考虑平均应力的损伤修正 平均应力不同，交变应力幅值相同的交变应力造成的损伤不同。 平均应力越大，交变应力造成的损伤越大。 σ 1 σ