文档介绍：耐久性和疲劳分析概述
什么是耐久性?
耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机会!”
从实践角度,疲劳是:
在不断变化下的负载作用下导致失效的过程,并且实际应力值低于屈服强度;
由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成,裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循环的结果。
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩展所导致的结构部件破坏的现象”
疲劳的物理基础
疲劳失效通常开始于样品或部件的表面
疲劳失效开始于小的微观裂纹,因此对微小的应力增加都非常敏感
疲劳的过程包含从持续的滑移带上微小裂纹的生成到持续弹塑性变形下长裂纹的扩展整个过程
小裂纹产生的原因很多:
第二相粒子的裂变或界面脱离(cracking or debonding of second phase particles);
表面上的自然划痕和加工痕;
腐蚀坑或晶间腐蚀;
铸造气孔;
锻造成型留下的圈痕;
脆面层
疲劳的物理基础(续)
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II
Persistent Slip
Band Formation
Stage I
Crack Growth
Stage II
Crack Growth
~1mm
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II (续)
疲劳寿命计算方法概述
疲劳寿命方法
S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
E-N (Strain-Life方法)
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
LEFM (裂纹扩展方法)
应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
也称为应力-寿命和全寿命方法
评估产生严重失效的总疲劳寿命
疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算
该方法适合于长寿命疲劳失效问题,因为该方法是基于名义弹性应力,即使有小的塑性发生。
疲劳寿命评估与失效概率相关,因为S-N曲线上有一定的分散性。
S-N 方法