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工程机械的抗疲劳设计理念及产品开发
■英国有限公司林晓斌
随着中国经济的迅猛发展,对生疲劳破坏。所以,对于工程机械的
工程机械设备的需求非常旺盛,大产品设计,必须考虑这一最为常见
大促进了工程机械行业的发展。但的失效形式。
是,中大都疲劳寿命的分析预测研究早在
停留在仿制国外先进产品的阶段, 世纪就已开始,经过大量的实验
[摘要]简要介绍金属疲劳及金属
离自主创新还有一段距离。特别是和理论研究,人们发展出了一些方
材料的疲劳寿命预测方法,介绍了国
如何对工程机械进行抗疲劳设计, 法来预测金属材料和结构的疲劳寿
外先进的疲劳耐久性、可靠性设计理
提高产品的耐久性,可靠性,并降低命,其中, , 和疲劳裂纹
念以及产品开发体系,并对工程机械
成本,缩短开发周期,并没有一个很扩展寿命法是三种经典的疲劳分析
产品一体化疲劳耐久性研究工作流程
完整的思路。本文将先简要介绍金方法,已经在工程中得到了广泛的
进行阐述。
属疲劳及金属材料的疲劳寿命预测应用,在工程机械行业也是如此。
[关键词]抗疲劳设计;耐久性;寿
方法,然后将重点放在介绍国外先法是名义应力法,是应用
命预测;工程机械;工作流程
进的疲劳耐久性、可靠性设计理念最广泛的一种方法。方法的核心是
以及产品开发体系,并对一些主要对材料小试样进行等幅应力疲劳试
的工程任务作一阐述。验,获得所谓的“”曲线。这一
曲线表征了交变的名义应力范围或
1 金属疲劳及寿命预测
疲劳耐久性实验幅值和应力失效循环次数之间的关
工程机械的使用环境通常非常系。对于一种特定的材料,“”
严酷,工作载荷的变化很大并且很曲线通常是一定的,是材料的固有
复杂,它可能使得工程机械产生疲特性。然后,在实际应用中,考虑实
劳失效。疲劳失效是金属材料零部际零件和试样之间的差别,如应力
件、结构件最常见的一种失效形式。集中,平均应力,表面光洁度,表面
疲劳失效的外因是载荷的变化,只处理情况,以及尺寸大小等,修正
要载荷有变化,即使这种变化使得“”曲线。对于复杂的应力变化,
结构中的应力低于材料的屈服极限, 则对变幅应力进行循环周计数,然
它也能使得材料产生疲劳裂纹,或后结合线性损伤累积规则,
者使得已经存在的裂纹继续扩展, 计算实际零部件的疲劳损伤,进而
直至结构的断裂。载荷的变化越大计算寿命。这种方法也广泛应用于
越频繁,结构越容易发生疲劳破坏。连接件和焊缝的疲劳分析。“”
可想而知,工程机械所承受的高载法通常被称之为高周疲劳分析法。
荷,高冲击工况很容易使得结构产法是一种基于局部应变变
建筑机械化
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化的、预测裂纹起始寿命的疲劳分泛的应用。笔者最近发展了基于有验→修改调整”,直到产品符合国家
析方法,通常称之为低周疲劳分析限元的疲劳裂纹扩展模拟技术,进或行业的相关规定即投入生产。这
法。这一方法有较强的理论基础,在一步拓宽了它们在实际复杂工程构一开发流程的一些主要特点有:按
分析中考虑了材料的塑性应力应变件中的应用。静载荷进行强度、刚度等设计,基本
演变