金屬材料應(yīng)力疲勞壽命評價(jià)模型.pdf

1、疲勞破壞是工程中常見的破壞形式。國內(nèi)外的研究者已經(jīng)提出了許多疲勞破壞準(zhǔn)則和壽命預(yù)測方法，多數(shù)破壞準(zhǔn)則和壽命預(yù)測公式的普適性不高，載荷情況和構(gòu)件幾何不同時(shí)就需要另行試驗(yàn)。因此，尋找一個(gè)適用于任意循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)，且能考慮缺口根部多軸應(yīng)力梯度效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測模型，具有理論意義和工程應(yīng)用前景。
　　損傷累積是引起應(yīng)力疲勞的根本原因。要建立統(tǒng)一的壽命評價(jià)模型，必須找出支配疲勞損傷累積的根本因素。本文從原子平衡位置的周期性運(yùn)動出發(fā)，提出循環(huán)變

2、形是引起疲勞損傷累積的第一因素，而靜態(tài)變形是循環(huán)變形的參考基點(diǎn)，對疲勞損傷累積也有影響，是第二因素，進(jìn)而提出了一個(gè)用合成變形量表示的多軸疲勞損傷演化律，基于該損傷演化律得到了適用于任意應(yīng)力狀態(tài)的疲勞壽命評價(jià)公式，并利用單軸和多軸疲勞試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)它既可以應(yīng)用在單軸加載下，也可應(yīng)用在比例和非比例的多軸加載下，且公式中的材料常數(shù)僅需要由單軸疲勞試驗(yàn)確定，方便于工程應(yīng)用。
　　眾所周知，疲勞極限和壽命比例系數(shù)均依賴于平均應(yīng)力。通過

3、對文獻(xiàn)中大量單軸疲勞試驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)和嘗試，提出了疲勞極限與平均應(yīng)力、壽命比例系數(shù)與疲勞極限之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。雖然在不同平均應(yīng)力或應(yīng)力比下，S-N曲線形狀不同，但通過引入等效對稱循環(huán)應(yīng)力和等效對稱循環(huán)壽命后，不同平均應(yīng)力或應(yīng)力比下的S-N曲線都可以用對稱循環(huán)載荷作用下的S-N曲線進(jìn)行統(tǒng)一表征。
　　通過引入疲勞特征長度的概念，可以用統(tǒng)一的方法處理具有應(yīng)力集中或奇異的疲勞問題。本文首次提出了具有應(yīng)力集中或奇異應(yīng)力場的疲勞破壞準(zhǔn)則：當(dāng)特征

4、長度內(nèi)的等效應(yīng)力振幅達(dá)到材料的疲勞極限時(shí)，材料就發(fā)生疲勞破壞。具有應(yīng)力集中或奇異材料的疲勞壽命需要依次考慮多個(gè)特征長度內(nèi)材料的疲勞過程，在每個(gè)特征長度內(nèi)材料的疲勞壽命仍用多軸應(yīng)力疲勞壽命公式計(jì)算，并給出了裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展速率的計(jì)算過程。
　　確定臨界損傷是利用損傷力學(xué)方法評價(jià)疲勞問題的關(guān)鍵之一。所謂臨界損傷是指疲勞損傷累積的一個(gè)臨界值，一旦損傷達(dá)到該值，就將發(fā)生脆性斷裂。通過引入破壞特征長度內(nèi)平均切向應(yīng)力的概念，提出了一個(gè)關(guān)于奇異點(diǎn)脆