1、 bn設計要求參考相關結構，進行受力分析，包括：動力學彷真，有限元計算，疲勞強度計算 確定結構尺寸結構疲勞實驗 結束修改結構 是否滿足要求試樣裂紋區瞬間斷裂區疲勞擴展區疲勞源區sb0 . 7sb0 . 8sb0 .70 .8sbmaxmin2amaxmin2mmaxmaminma2amxmniar1r0r 1rNmNClogloglogNmC1rm0m10m1r122()21( )2xfxe123111(.)nniixxxxxnn21()1niixn1()()* exp() bbooaoaoaoNNNNbfNNNNNNNoNaN( )f x()1fx dx R=1-P=1-( )pxfx dx

2、 =( )pxf x dx =( ) ( )pxf x dxf x dx()0.5pxfx dx22()21122pxxedxxu22021122puuRedppxu RppxumiiNClogloglogiiNmClogloglogiiNCmoglogppplNabpNppabp50%P=50%2a11() mba121()mba1(1)mbaa11bmbmb Goodmana1(1)ms12m1n2nmn1W2WmW12.mWWWWiNiiiinWWNiii12m.nnnWWWWNNNi1i1minNiinNiinNiinNDmiiNC11111 1mmmmmmiiiiiimmiiiiii

3、nnnnNCCN1111()mmiiinNi1miNnii1iiminnNniiinN1111111()()1mmmmiiiiiiNNN111()mmiiiNN1d11()miiiNN1231n2n31320N2185000N 35900N11n2 0 00 .6 33 2 0N22n4 0 0 0 00 .2 21 8 5 0 0 0N333nn10.850.155900N3n800次11K1K11K0.88()KArdmax0max00FA011()()dd1()d01()d0d11()1()1KK 111kkmiiiiiindnNC11kmiiiCdn1m111()iikmmiiiiii

4、CnNNBnnin610610810212mNC11kmiiijiinndNN2111111kmmmiijjijnnCC101 1()aanaepEKK n1()2nEK2K KKsKe2.se2seSEe2()sE 22() sE 22()KsEKKfK21()()fnKsEEK21()()222fnKsEEKs eEpe maxminmaxminm2(2)(2)2fmbcfffNNE(2)2pcffN()(2)2fmbefNE修改后ffmfffN112(.)fpfb cffefmNEpe112()fcfpNpe112()fmbfeNE2max(2)(2)2fbb cffffNNE0.120

5、.60.63.6bfffNNE sfNiifnDN1kiiDD1BD1.kIiiNBnK nKa IKK dadNKKa thKK thKththKa thK()mdaCKdN()(1)medaCKdNr KK 0()capmadaNdNCK0aca2m ax1()ccKa Ka 2m1122011()(1)()2mmpcmNaamC2m2101ln()()cpaNCa21mmCC #20max200MPamin50MPa 670bMPa630sMPa207EGPa104MPa mcK0.5mm1.1215Km axm in200 ( 50) 250M Pa 00.5amm1.12150Ka1

6、.1215 2500.0005 11.11M Pa m6.5thKKMPa mca22max11104()()0.0681.1215200ccKam126.9 10C3m pN0r 200M Pa 21mmCC aNdKd 331122312332(0.0680.005)3(1)(6.9 10)(200) (1.1215) ( )20a0apNcKccpKaNmKamNddm()(1)maNcdCKdr KKaNddKaNdd()mCK*api =C ()maNdCKdpiCpiC 1 4446PPi2212111()22mmmiiiimanCam1,iia aiiniKthKK11221()

7、(1)()2mmctpmaaNmCcata1jipiNnN127 128PSNN , , ,ffk n b cdaKdNSNSNSNSNm i nm a xr710N 710671076775%67126775%8678286885%6812710N23233434232312117222222211234156214cKcKd aKd N aNKd ad NdaKdN nn1,0mr1anK 1anK nn11KKaaaaSNN11KKnn nn nn n n 1.5 1.8n 1.82.5n 1(1)MAb11AMb或11AMb11AMb11AMb1/b1Am Am動應力 靜應力故m點對應

8、的實際載荷轉化為等效對稱循環應力為：1()mam 構件危險部位安全系數：111()maamn Km實驗表明：對應力幅有影響，而對影響很小。m正應力不對稱循環的系數因為所以故考慮應力集中后的安全系數為：1amnk 同理： 1amnk 2.變應力幅情況下的安全系數。變應力幅情況下的安全系數。Miner法則：1iiinN即： 1miimiiinN10mmiiNN所以 101miimnN所以 強度判斷依據10miiimnN當量應力： 0miiimdnN安全系數: 1/dnK考慮對對稱循環應力安全系數110miidimnknkN同理 10miiimnnkN 對于非對稱循環：將 ()iamik ()iam

9、ik 即可 即： 10()mamiimnknN 10()mamiimnknN 判斷： nn nn二單向應力作用下疲勞壽命二單向應力作用下疲勞壽命1.等應力幅值作用下的壽命計算等應力幅值作用下的壽命計算壽命計算：壽命計算：1）根據Goodman疲勞極限圖，將實際作用載荷（ ， ）轉化為對稱循環（r=-1）下下的應力幅值，即： am()iamik 根據S-N曲線，或通過曲線方程： mNC即： mACN2.變幅載荷下疲勞壽命計算：變幅載荷下疲勞壽命計算： 1）將變幅載荷整理成載荷譜。 2）用Miner累積損傷法則進行計算，即1iinN11iiiinnNNNNNN11iiiiinNNNNN1iiNNi

10、imACNimiAC2211()()1AAaa復合應力作用下的安全系數： AAaaOAnOa即： AanAan所以 2211()()1aann22111aann1an單向扭轉安全系數 1an單向彎曲應力的安全系數 所以 22111nnnnmm考慮k時 1aamnk 1amnk 具體見前面單向應力情況。 2變幅載荷作用：變幅載荷作用：22111nnnnn， 計算見前面單向變幅載荷下安全系數的計算。即： 101()mmaminknN 101()mmaminknN 3.復合應力作用下的疲勞壽命計算：復合應力作用下的疲勞壽命計算： 由 2211()()1可得 22()()1NN由S-N曲線可知： 11

11、1()mNCN212()mNCN所以 121211221112()()1mmmmNNCC這是一個超越方程（非線性方程）。已知 時，可通過迭代法求解。 六隨機疲勞六隨機疲勞1.載荷處理。 將隨機載荷進行循環計數，然后根據應力等級整理成不同應力等級的載荷譜。循環計數法有各種方法，主要有峰值計數法，幅度計數法，雨流計數法。但最為常用的是雨流計數法。 雨流計數法的最大優點是用該法求得的應力循環與應力應變遲滯回線求得的應力循環機一致，這就使得用雨流計數法得到的應力循環求得的疲勞壽命最切合實際。 雨流計數法也叫塔頂法，其計數原理是把載荷時間方程的時間軸向下，想象有一塔形屋頂，雨流都是從內側開始，并允許繼續

12、往下流，根據雨流跡線來確定載荷循環。 1）雨流的起點依次在每個峰值（谷值）的內側。 2）雨流在下一個峰值（谷值）處落下，直到對面的峰值（谷值）比開始時（更小）更大為止 。 3）當雨流遇到上面屋頂流下的雨時，就停止 。 4）取出所有的全循環，并記下各自的幅度 。 將剩下的載荷時間方程按雨流第二階段計數法進行處理。 n個峰值，必有n個循環。 第二階段計數：處理方法： 1）將所剩載荷時間歷程從最大峰值或最低谷值處截開，交換其位置，使始點與終點往返構成一個收斂譜 。 2）對于非標準型發散譜，即始點與終點的縱坐標不相等，要將其改造成收斂譜 。如：上面 歷程到第二階段后成為： t將用雨流計數值證到的應力循

13、環統計即可得載荷譜。2.隨機載荷下疲勞壽命計算隨機載荷下疲勞壽命計算 計算方法就是上節講的變幅載荷下疲勞壽命計算方法 。11()immiiAiNCN Aiegikiibaegibm 3.連續載荷譜下疲勞壽命計算 采用頻域內的研究方法，利用結構疲勞危險部位的功率譜密度函數（P，S，D）求載荷的概率密度函數（P，D，F）。由P，D，F求隨機譜下等效應力范圍 Seq 利用恒幅S-N曲線（N（)mseqC ）求該疲勞壽命N。 由Miner疲勞累積損傷原理可得： 1)(kmiseqN（)miiSn1101()()( )mkkmimmiinSeqSSp S dsN 0()()()mmCCNSeqSp S

14、ds對窄帶隨機過程：P（S）Rayleih分布（ 有效帶寬系數）02200()exp()2ssp S1022 2()2mm Seq= 對于自噪聲過程。1 ， pGaussian分布 22001( )exp()22sp s Seq10112 2()22mm01寬帶過程12222212022200001( )(1) exp2 (1) 1()exp()22222ssspsserf誤差函數： 202( )exp()xerf xtdt Seq很難求解，出現了許多近似模型誤差教材P159本人建立了兩種近似模型，式計算精度提高了1000多倍。 應用部分應用例1：隨機載荷下車輛疲勞壽命分析（206焊接轉向架）

15、1)應力譜采集與信號處理方法： 被測結構 應變片信息 動態應變儀 數據采集與處理系統應力譜采集過程結構應力測試見P33圖233 2) 隨機信號預處理：重點解決零飄問題3)信號壓縮編輯 “峰谷”抽取刪除不產生破壞的小循環，見圖229 ,P26,P8雨流循環計數 P31圖232 P37表23 計算可能危險點的疲勞累積損傷，損傷最大點即為疲勞危險點。計算疲勞危險點的壽命即為結構的疲勞壽命 應用例二，鐵路貨車鑄鋼側架疲勞壽命研究（第六章）計算方法討論計算方法討論 采用雙隨機變量，考慮兩方面隨機因素： (I)材料疲勞試驗壽命的離散性，將材料缺口試樣疲勞壽命看作為服從對數正態分布 (2)考慮實際結構鑄造質

16、量因素的離散性。將危險部位的疲勞強度影響系數看作為正態分布。 建立雙隨變量計算模型，詳細推導見P108-117 最后計算公式（638）不同可靠度下的疲勞壽命計算公式疲勞試驗疲勞試驗 Aa。材料試樣的S-N曲線測定 采用單點試驗發，最后注意公式6.91062212.0212110N S605 10N 0130.2SMPa b采用成組試驗測定疲勞壽命的離散性，采用了一組試樣（9個），在一組載荷下進行試驗，論證疲勞壽命概率分布的數字特征 , （均值）, （標準差）, （變異系數）. NNwyB實物疲勞試樣，在 , /25t疲勞試驗上進行，共進行了9個試樣的疲勞試樣。 100t通過實物試驗，反推出危險部