工程力学教案第十二章疲劳与断裂CAI.PPT

解：由S-N曲线算Ni 例2 构件S-N曲线为S2N=2.5×1010；若其一年内所 承受的典型应力谱如表，试估计其寿命。 设构件寿命为?年，则总损伤应当是 D=??(ni/Ni)。 1.111 1.736 3.086 6.944 0.009 0.029 0.033 0.050 计算 Di=ni/Ni 一年的损伤为： ?(ni/Ni)=0.121 ?(ni/Ni)=0.121 Si (MPa) 150 120 90 60 0.01 0.05 0.10 0.35 一年的典型谱 ni (106) 损伤计算 Ni (106) ni /Ni Miner理论给出： D=??(ni /Ni)=1 故有： ?=1/?(ni /Ni)=1/0.121=8.27 （年） 4. 变幅载荷下的疲劳分析 返回主目录 例3 已知S-N曲线为S2N=2.5×1010；设计寿命期间 载荷谱如表。试估计最大可用应力水平S。 解： 假定载荷F时的应力水平为Si=200MPa。 由S-N曲线得到Ni, 计算损伤Di，列入表中。 可知，若取S=200MPa, D=1.751,发生疲劳破坏。 再取S=150MPa, 算得： D=0.981, 可达设计寿命。 载荷Fi ni(106) F 0.05 0.8F 0.1 0.6F 0.5 0.4F 5.0 总损伤 D=?Di=?ni/Ni=1.75 Si (MPa) 200 160 120 80 Di=ni/Ni 0.080 0.102 0.288 1.280 Ni (106) 0.625 0.976 1.736 3.306 150 120 90 60 1.111 1.736 3.086 6.944 0.045 0.058 0.162 0.719 0.98 变幅载荷疲劳分析的方法: 1) 已知典型周期内的应力谱，估算使用寿命。 典型应力谱(Si, ni) 判据 lD=1 S-N曲线 Ni=C/Sm Di=ni /Ni D=Sni /Ni 寿命 l=1/D 2) 已知应力谱型和寿命，估计可用应力水平。 应力谱型(Si？, ni) 判据 D=1 S-N曲线 Di=ni /Ni D=Sni /Ni Ni=C/Sm S=Si yes 调整Si，重算 no 假设 Si 恒幅载荷 随机载荷谱？ 变幅载荷 Miner 计数法 载荷 O t 正变程 负变程 峰 谷 1）谱及若干定义 载荷：力、应力 位移等。 变程： 相邻峰、谷点载荷值之差。有正、负变程 反向点：峰或谷 斜率改变符号 之处。 5 随机谱与循环计数法 返回主目录 S t O 典型谱段 适于以典型载荷谱段表示的重复历程。 2） 简化雨流计数法 （rainflow counting) 雨流计数法 要求典型段从最大峰或谷处起止。 O 1 1 2 2 雨流计数典型段 不失一般性。 简化雨流计数方法： A B C D E F G H I J A 0 2 4 -2 -4 t S A B C D E F G H I J A 0 2 4 -2 -4 S 第一次雨流 B C E F G H I J E 0 2 4 -2 -4 S B 第二次雨流 F G I J 0 2 4 -2 -4 第三次雨流 F I 谱转90?，雨滴下流。若无阻挡，则反向，流至端点。 记下流过的最大峰、谷值，为一循环，读出?S, Sm。 删除雨滴流过部分，对剩余历程重复雨流计数。 简化雨流计数结果： A B C D E F G H I J A 0 2 4 -2 -4 S 第一次雨流 B C E F G H I J E 0 2 4 -2 -4 S B 第二次雨流 F G I J 0 2 4 -2 -4 第三次雨流 F I 雨流计数结果 循环 变程 均值 EHE 7 0.5 BCB 4 1 ADA 9 0.5 FGF 3 -0.5 IJI 2 -1 雨流计数是二参数计数，结果均为全循环。 典型段计数后的重复，只需考虑重复次数即可。 r=-1的S-N曲线是基本S-N曲线。 疲劳性能可用S-N曲线描述： Sm?N=C Sa不变时，平均应力 Sm增大，疲劳寿命下降。 Goodman直线（不同应力水