目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 疲勞強度研究的意義 1
1.2 疲勞強度研究的發(fā)展簡史 2
參考文獻 5
第2章 疲勞強度理論的力學基礎 6
2.1 應力狀態(tài)分析 6
2.1.1 一點的應力狀態(tài) 6
2.1.2 主應力與應力主方向 7
2.1.3 平面問題中的主應力 8
2.1.4 應力不變量 10
2.1.5 等傾斜面上的正應力與剪應力 11
2.1.6 靜水應力 12
2.1.7 應力張量的分解 12
2.1.8 等效應力 15
2.2 應變狀態(tài)分析 15
2.2.1 應變及幾何方程 15
2.2.2 主應變 18
2.2.3 應變張量的分解 19
2.2.4 等效應變 19
2.3 彈性應力應變關系 20
2.4 彈塑性應力應變關系 21
2.4.1 各種常用的理想化材料模型的本構方程 21
2.4.2 屈服條件 25
2.4.3 塑性本構關系 29
參考文獻 34
第3章 金屬疲勞的宏微觀特征 35
3.1 疲勞破壞的宏觀特征 35
3.2 疲勞裂紋形成的微觀過程 38
3.3 疲勞裂紋萌生機制 39
3.4 疲勞裂紋擴展的微觀過程 42
3.5 疲勞裂紋擴展機理 43
參考文獻 45
第4章 材料的循環(huán)應力應變特性 46
4.1 單軸循環(huán)應力應變特性 46
4.1.1 工程應力應變與真應力應變 46
4.1.2 真應力(應變)與工程應力(應變)之間的關系 46
4.2 循環(huán)應力特征參數(shù) 48
4.3 材料的循環(huán)應力-應變曲線 49
4.4 材料的Masing特性 52
4.5 材料的記憶特性 52
4.6 循環(huán)硬化與軟化 53
4.7 載荷順序的影響 55
4.8 多軸循環(huán)應力-應變曲線 56
4.8.1 多軸循環(huán)應力應變關系試驗 56
4.8.2 多軸循環(huán)加載下材料的遲滯回線特性 57
4.8.3 比例加載下循環(huán)應力-應變曲線 59
4.8.4 非比例加載下循環(huán)應力-應變曲線 60
參考文獻 62
第5章 疲勞載荷特性與處理方法 63
5.1 疲勞載荷的分類 63
5.2 隨機載荷處理方法 64
5.2.1 循環(huán)計數(shù)法 64
5.2.2 累積頻次曲線 70
5.3 載荷譜的編制方法 73
參考文獻 74
第6章 基于應力的疲勞分析理論 75
6.1 材料的應力-壽命(S-N)曲線 75
6.2 材料的概率-應力-壽命(P-S-N)曲線 76
6.3 疲勞極限線圖 78
6.4 疲勞極限方程 80
6.5 基于應力疲勞強度設計方法的影響因素 81
6.5.1 尺寸的影響 81
6.5.2 應力集中的影響 82
6.5.3 表面狀態(tài)的影響 83
6.5.4 載荷的影響 84
6.5.5 溫度的影響 84
6.6 基于應力的疲勞強度設計方法 85
6.6.1 疲勞損傷累積理論 85
6.6.2 單向循環(huán)應力下的安全系數(shù) 93
6.6.3 平面應力下的安全系數(shù) 97
6.6.4 常規(guī)疲勞設計中的壽命估算 100
6.6.5 隨機應力載荷下的疲勞壽命估算 102
參考文獻 103
第7章 基于應變的疲勞分析理論 104
7.1 材料的應變-壽命曲線 104
7.2 局部應變法估算疲勞裂紋形成壽命原理 107
7.3 局部應力應變分析 108
7.3.1 Neuber近似計算方法 108
7.3.2 修正的Neuber法 111
7.4 局部應變法估算疲勞裂紋形成壽命 111
7.4.1 局部應變法估算疲勞裂紋形成壽命的總體步驟 111
7.4.2 所需的材料疲勞性能參數(shù) 111
7.4.3 循環(huán)計數(shù) 112
7.4.4 損傷計算 112
7.4.5 損傷累積 114
參考文獻 117
第8章 疲勞裂紋擴展壽命的估算 118
8.1 應力強度因子 118
8.2 斷裂韌性與斷裂判據(jù) 120
8.3 裂紋尖端塑性區(qū)尺寸及KI的塑性修正 122
8.4 疲勞裂紋擴展速率 124
8.5 影響疲勞裂紋擴展速率的因素 125
8.6 裂紋擴展壽命的估算 126
8.7 疲勞短裂紋擴展 132
8.7.1 短裂紋現(xiàn)象 132
8.7.2 短裂紋擴展機制 133
8.7.3 基于短裂紋擴展速率模型 135
8.7.4 基于短裂紋擴展的壽命預測 136
參考文獻 138
第9章 疲勞強度可靠性設計 140
9.1 引言 140
9.2 可靠性的定義 140
9.2.1 可靠性設計的基本內容 140
9.2.2 可靠性特征量 141
9.2.3 失效特征量 141
9.3 可靠性常用概率分布 145
9.4 應力-強度干涉模型 150
9.5 疲勞壽命可靠性 155
9.5.1 等幅應力作用下零件的疲勞壽命及可靠度 155
9.5.2 多級變幅應力作用下的零件在給定壽命時的可靠度 157
參考文獻 158
第10章 多軸疲勞 159
10.1 多軸疲勞的概念 159
10.2 多軸循環(huán)應力應變關系 159
10.2.1 循環(huán)變形基礎 160
10.2.2 多軸循環(huán)塑性模型 164
10.2.3 多軸比例循環(huán)加載下循環(huán)應力應變關系 167
10.2.4 多軸非比例循環(huán)加載下循環(huán)應力應變關系 169
10.3 多軸疲勞破壞準則 174
10.3.1 基于應力的疲勞破壞準則 175
10.3.2 基于應變的疲勞破壞準則 175
10.3.3 循環(huán)塑性功的疲勞破壞理論 176
10.3.4 臨界平面法 177
10.4 多軸低周疲勞損傷模型 178
10.4.1 基于正應變或剪應變的多軸疲勞損傷模型 179
10.4.2 Bannantine模型 179
10.4.3 Fatemi-Socie模型 180
10.4.4 Wang-Brown模型 180
10.4.5 統(tǒng)一型多軸疲勞損傷模型 180
10.5 變幅多軸疲勞壽命預測方法 181
10.5.1 多軸循環(huán)計數(shù)方法 181
10.5.2 變幅多軸疲勞壽命預測步驟 186
參考文獻 189
第11章 基于頻域的疲勞分析方法 193
11.1 引言 193
11.2 隨機過程基本理論 193
11.3 窄帶隨機載荷下疲勞損傷計算 202
11.4 寬帶隨機載荷下疲勞損傷計算 207
參考文獻 211