nCode学院培训课程:疲劳失效及寿命预测.docx

nCode学院培训课程:疲劳失效及寿命预测.docx

  1. 1、本文档共51页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多

nCode学院培训课程:疲劳失效及寿命预测

2012年

内容金属疲劳失效的原因是什么?

?什么是金属疲劳?

?外因:载荷的变化

?怎样预测疲劳寿命?

?内因:金属中有位错

什么是金属疲劳?

?疲劳是一种机械损伤过程,在这一过程中即

使名义应力低于材料的屈服强度,载荷的反

复变化也将引起失效

什么是金属疲劳?

?疲劳一般包含裂纹萌生和随后的裂纹扩展两

个过程,循环塑性变形是金属产生疲劳的主

要原因

1

疲劳失效裂纹起始和扩展

?在美国已经得到确认,由于

产品的疲劳问题所引起的损

失占国民生产总值的4%左

右(约1200亿美元).

?裂纹的形成使得裂纹尖端的应力高度集中,处于循环塑性变形,进而

导致裂纹的进一步扩展。

?中国机械工程手册在第6章

“结构疲劳强度设计”中指出:

机械零构件80%以上为疲劳

破坏,因此对于承受循环载

荷的零构件都应进行疲劳强

度设计。

裂纹尖端应力高度集中

疲劳失效机理:小裂纹的起始和扩展第二阶段裂纹扩展

快速断裂区

交变应力

~1mm

位错滑移第一阶段第二阶段

海滩状裂纹扩展区

位错滑移和第一阶段裂纹扩展长裂纹的扩展

交变应力

金属表面

单裂纹扩展

最大剪应力面

位错滑移带

多裂纹扩展耦合

2

疲劳寿命定义

?裂纹起始寿命

怎样预测疲劳寿命?

?裂纹扩展寿命

?总寿命

影响疲劳寿命的关键因素疲劳发展简史(1/2)

?应力或应变变化范围?平均应力

?1839年,Poncelet首先使用“疲劳”一词。

?1849年,英国机械工程学会(IMechE)辩论结晶理论

?1864年,Fairbairn用交变载荷对船链进行了实验

?1871年,Wohler首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究。

发展了旋转弯曲疲劳试验,S-N曲线及疲劳极限概念

?1886年,Bauschinger首先确证了应力-应变滞回线

?1903年,Ewing和Humphrey证明结晶理论是不正确的,

指出疲劳是由于塑性变形所引起

?1910年,Bairstow调查了应变循环中的应力-应变响应,

提出了循环硬化和循环软化概念

?1920年,Griffith研究了玻璃中的裂纹,由此诞生了断裂力学

影响疲劳寿命的其它因素Wohler

疲劳试验

?应力集中(应力梯度)

?表面加工

?表面处理

?尺寸效应

加载频率、波形对室温疲劳影响很小!

1871年,Wohler首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究。

发展了旋转弯曲疲劳试验,S-N曲线及疲劳极限概念。

3

WohlerNf=Ni+Np

曲线和疲劳极限

应力幅

总寿命=裂纹起始寿命+

裂纹扩展寿命

1

个应力循环

光滑试样

缺口试样

名义应力法S-N局部应变法(e-N)

断裂力学法

Log(Nf,疲劳循环次数)

疲劳发展简史(2/2)名义应力(S-N)法

?1955年,Manson和Coffin研究了应变条件控制下的疲劳,

热循环、低周疲劳及塑性应变问题。

同样的名义应力,同样的疲劳总寿命!

?1959年,Paris首先提出了一种用断裂力学参数处理裂纹扩展的方法。

?1961年,Neuber建议了一种方法,估计应力集中处弹塑性应力应变。

?1968年,Matsuishi和Endo提出了雨流循环计数方法。

?1981年,能够进行合理疲劳计算的计算机得到了发展。

?1982年,nCode国际有限公司成立,开发和销售疲劳寿命

预测软件,提供疲劳咨询服务。

σ

nom

σnom

对付高周疲劳

三种基本(经典)的疲劳寿命估计方法S-N

曲线定义

?S-N(总寿命法)

名义应力或弹性应力和总寿命之间的关系

应力范围

?e-N(裂纹起始寿命法)

局部应变和裂纹起始寿命之间的关系

b1

?S=SRI1N

()b

1个应力循环

?LEFM(裂纹扩展寿命法)

应力强度因子和裂纹扩展速率之间的关系

1

b2

1

疲劳极限

这些方法依赖于相似性!

LogNf总寿命

4

试样和实际零件的差别裂纹扩展寿命法

试样

?通常没有应力集中

零件

?有应力集中

同样的应力强度因子,同样的裂纹扩展速率!

?表面光洁度一定?表面光洁度多样

?通常不进行表面处理?表面可能经过处理

?尺寸一定?尺寸不同

?等幅加载?通常为变幅加载

?均值不变(通常为0)?均值变化

应用于损伤容限设计

局部应变(e-N)?K-da/dN

法曲线定义

?1959年,Paris首先提出了一种用断裂力学参数处理裂纹扩展的方法!

同样的局部应变,同样的裂纹起始寿命!

εε

da

dN

?K

th

=C(?K)

m

对付低周疲劳

循环应力应

文档评论(0)

爱因斯坦 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档