单轴载荷下的无限寿命疲劳设计方法与设计数据

本文提供了作者在单轴载荷下的无限寿命疲劳设计方法和设计数据研究方面的试验研究结果。它们包括：单轴载荷下的无限寿命疲劳设计公式,疲劳缺口系数和尺寸系数的设计公式,表面加工系数线图,平均应力影响系数数据和计算公式,许用安全系数数据和６７种国产机械材料的疲劳极限数据．     

缺口和环境对Custom450钢高周疲劳强度的影响

通过开展室温空气和低氧蒸汽环境下Custom450叶片钢光滑和缺口试样的轴向疲劳试验,分析环境和缺口对疲劳强度、裂纹萌生机制和缺口敏感性的影响,讨论疲劳缺口系数K_f的理论计算模型。结果表明,缺口和低氧蒸汽环境均可显著降低试样的疲劳强度,但较高的应力集中系数的缺口(K_t=2.53)对疲劳强度的影响更大;环境对疲劳强度的弱化作用主要表现在裂纹表面起裂,但随循环周次提高、因发生内部起裂而逐渐减弱。同时,缺口和环境的交互作用,使K_f值超过应力集中系数K_t,表明K_f受到环境较大的影响,使用现有经验计算公式会得到不保守的结果。     

疲劳缺口系数Kf和随机疲劳寿命估算

基于局部应力-应变实验分析和随机疲劳试验，就国内外文献中关于确定疲劳缺口系数Kf的方法和近似计算公式进行了研究，并结合修正Neuber法则将其应用于随机载荷下缺口件的局部应力、应变计算与疲劳裂纹形成寿命估算。通过与实测结果的比较，分析讨论了各种近仿计算公式的精度及其疲劳寿命估算结果的影响。最后为工程疲劳寿命估算方法推荐了几种较符合实际的Kf近似计算公式。     

连接件振动疲劳寿命分析的名义应力法

提出了采用名义应力法估算振动载荷下连接件疲劳寿命的方法。综合考虑连接件孔边的应力均方根集中程度、孔表面状况和填充系数的影响,给出了连接件在振动载荷激励下的应力均方严重系数,然后结合连接件孔边的动态特性给出了振动疲劳缺口系数的计算公式。设计并完成了两种激励谱下304不锈钢的连接件振动疲劳试验,结果表明该方法可以很好地预测连接件的振动疲劳寿命。     

缺口应力集中对40Cr钢高周疲劳性能的影响

用超声疲劳试验方法测定了40Cr钢光滑试样和缺口试样在105-1010周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了缺口应力集中对疲劳性能的影响。结果表明:两种试样的S-N曲线呈现连续下降特征;缺口应力集中对材料疲劳性能的影响表现出阶段性特征,存在一个临界疲劳断裂循环数Nc,当疲劳断裂周次NfNc,Kf随Nf的增加而减小。在107以上超高周范围内,Kf和疲劳缺口敏感系数g与Nf具有线性关系。     

汽车用CNG钢瓶应力与疲劳寿命分析

通过有限元分析法,验证了计算选用的CNG钢瓶在热-固耦合作用下应力满足GB 150要求,在无表面划痕情况下疲劳寿命满足GB 17258要求。在此前提下,对表面存在划痕的钢瓶进行数值模拟研究,结果表明：缺口应力随缺口深度增加而明显增加,受缺口长度的影响并不显著;钢瓶的疲劳寿命随环向缺口的加深而递减,当缺口加深至1.0 mm后,疲劳寿命耗用系数仍小于1,满足疲劳寿命要求;钢瓶的疲劳寿命随纵向缺口加深而锐减,其影响程度远大于环向缺口,当缺口深度大于0.2 mm后,疲劳寿命耗用系数大于1,不再满足疲劳寿命要求。     

冲击值与金属材料其他力学性能关系的研究

通过试验研究与理论分析,确定缺口应力集中系数,找出缺口应力集中系数和应力强化系数之间的关系;通过40CrMnSiMoA数字化冲击试验数据分析结果,找出冲击值与材料缺口敏感性的关系、冲击裂纹形成功与疲劳裂纹形成寿命之间的关系;从而得出结论:对于高强度和超高强度材料,冲击功值对缺口试样疲劳裂纹形成寿命影响更大,且冲击功值较高的材料比冲击功值较低的材料在等应力条件下疲劳寿命长。     

表面粗糙度对三维应力集中系数及疲劳寿命的影响

利用半椭圆微缺口表征表面粗糙度,建立了平板表面形貌的三维有限元模型,总结了微缺口参数对表面应力集中系数的影响规律。建立了表面应力集中系数与表面粗糙度之间的经验公式,预测了不同表面粗糙度下平板的疲劳寿命。研究结果表明：应力集中系数与表面粗糙度成正相关关系;当缺口数大于10时,应力集中系数随缺口数的增加而恒定;当间宽比大于5时,多缺口已经失去缓和应力集中的作用;疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而缩短。     

GH4169高温合金材料的力学性能实验研究

针对航空发动机常用的GH4169高温合金材料进行实验研究.对GH4169进行室温下的静拉伸试验,测得其屈服强度和抗拉强度.对GH4169在室温下的缺口件和光滑件进行高周疲劳寿命试验,分别得到其应力寿命曲线,并根据缺口疲劳系数定义和工程实际应用,确定其疲劳缺口系数.     

基于实验确定疲劳缺口系数Kf的方法

采用局部应力应变法预测复杂载荷下结构或构件的疲劳裂纹形成寿命,最定.通过实验研究不同转换因子和不同半径对Smith损伤参量的影响.借助于光滑试件和缺口件的对比实验结果,提出确定弹塑性疲劳缺口系数的方法.采用此方法确定疲劳缺口系数,获得的损伤参量与裂纹形成寿命关系的数据分散带最窄.因此,可以提高疲劳裂纹形成寿命预测的精度.     

受疲劳损伤材料的持久极限的变化

基于材料的S－N曲线，对材料在交变应力作用下受损、承载能力下降的过程进行讨论，给出计算受损材料持久极限的公式。公式型简洁，可以方便地作出受损材料的S－N曲线，并进行疲劳强度计算。公式很好地揭示了应力水平略低于材料持久极限的应力循环对材料寿命的影响。     

火炮身管疲劳寿命浅析

时火炮身管疲劳寿命进行阶段划分.根据损伤容限设计理论,依据Paris公式推导出已知初始裂纹的火炮身管刺余疲劳寿命公式,针对某些情况对该公式进行分析讨论.     

Rolling element bearings absolute life prediction using modal analysis

In this paper, the authors introduce an experimental procedure for predicting the fatigue life of each individual rolling element bearing separately using vibration modal analysis. The experimental procedure was developed based on a statistical analysis. A statistical analysis was performed to find an empirical model that correlates the dynamic load capacity of rolling bearings to their dynamic characteristics (Natural frequencies and damping). These dynamic characteristics are obtained from the frequency response function of each individual bearing that results from vibration modal analysis. A modified formula to the already known Lundberg-Palmgren life formula is proposed for rolling element bearings. Given the modified formula, one can predict the fatigue life of each individual rolling element bearing based on its dynamic characteristics. The paper compares the results from the modified formula with those from Lundberg-Palmgren formula. The modified formula provides an accurate prediction for the fatigue life of each individual bearing based on its dynamic characteristics. The experimental validation of the modified formula is considered for future work. Therefore, it can be used in various applications of rolling element bearings in machinery systems.     

基于线性疲劳累计损伤橡胶悬置疲劳寿命预测研究

橡胶元件疲劳寿命的有效预测是其设计开发过程中的重要环节。引入橡胶元件线性疲劳累计损伤原理,提出张量形式橡胶疲劳寿命公式,且根据橡胶材料的实际承载工况提出其失效标准。依据橡胶材料的承载变形可简化为单轴拉伸及简单切应变,设计用于承载拉伸载荷的哑铃型橡胶试柱和承载剪切载荷的环形橡胶试柱,并实测疲劳寿命数据,以最小二乘法原理拟合拉伸与剪切的疲劳寿命函数公式。以车用变速箱悬置与发动机后悬置为疲劳寿命预测研究对象,通过分析其承载位移载荷时的应变张量,利用张量形式的疲劳寿命预测公式预测两种悬置在两种典型工况下的疲劳寿命。结果发现,橡胶材料的拉伸疲劳寿命曲线与简单剪切疲劳寿命曲线的变化趋势一致、形状类似、拟合函数幂指数十分接近;张量形式的疲劳寿命预测公式可有效地预测橡胶悬置的疲劳寿命。     

16Mn钢锐缺口疲劳裂纹萌生寿命研究

以16Mn钢为研究对象,通过带缺口试样的疲劳试验得到不同尺寸的缺口启裂时所对应的疲劳循环次数,回归得到16Mn钢的缺口启裂寿命估算公式。然后采用与真实焊缝咬边等尺寸的模拟试样,进行与实际结构等应力范围条件下的模拟疲劳试验,并结合通过应力-寿命法得到的结果进行分析比较。结果表明,试验寿命与根据估算公式计算得到的寿命非常接近,应力-寿命法得到的结果偏保守,从而为带锐缺口的在用压力容器疲劳寿命评估提供理论依据和试验数据。     

低应力高周疲劳的寿命计算

在适用于中，长寿命的Ｓ－Ｎ公式的基础上，提出了对低应力，高周疲劳的一种新的疲劳寿命估算公式，并用实验室试验和实际使用进行了验证。在低应力，高周循环疲劳寿命的估算中，这一新的公式比常用的公式更准确些。     

起重机箱型梁疲劳裂纹与寿命预估

起重机疲劳裂纹是起重机破坏的主要形式之一,根据断裂力学与损伤力学,给出了单一裂纹的线弹性与弹塑性的应力强度因子和恒幅载荷与无级变幅载荷下的疲劳裂纹扩展公式,推导出了在无级变幅载荷下多裂纹的应力强度因子公式.运用起重机数据记录仪测得的数据,结合峰值计数法,得出起重机箱形梁的应力谱.结合实例对1台在役起重机箱型梁疲劳裂纹进行分析,实例表明,推导出的疲劳裂纹公式能够正确快捷地求出箱型梁的疲劳寿命;对特种设备检验以及减少起重机疲劳事故的发生具有重要的工程价值.     

基于焊缝品质参数区间模型的疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测中,焊缝品质参数如材料弹性模量E、疲劳强度系数σ′f和指数b、疲劳延性系数ε′f和指数c往往存在不确定性。运用随机-遗传算法对焊缝品质参数进行区间估计,并结合Manson-Coffin公式构建上述不确定因素的区间模型,提出了一种疲劳寿命区间预测方法。首先,在双轴疲劳试验机上进行了基于应变控制的焊接试件疲劳寿命试验。其次,针对疲劳寿命试验数据,运用随机-遗传算法构建了焊缝品质参数区间求解模型,并结合Manson-Coffin公式建立了疲劳寿命区间预测模型。最后通过模型预测数据与试验数据对比证实了预测模型的精确性以及考虑焊缝品质参数不确定性的合理性。     

含缺口结构压疲劳失效研究

结构的疲劳失效与内部的应力水平有着紧密的联系。这里阐述了压应力作用下结构内部裂纹的萌生和扩展机理，并介绍了循环压应力下的裂纹扩展计算方程，结合现代疲劳研究方法的新成果新方法对压应力条件下疲劳破坏研究的未来提出展望。