線性載荷線性載荷疲勞壽命設(shè)計方法

線性載荷無限壽命設(shè)計

在19世紀(jì)40年代，鐵路車輛輪軸在重復(fù)交變載荷的作用下，發(fā)生了破壞，由此，人們開始認識到疲勞破壞。經(jīng)一系列實驗研究后指出：對于疲勞，應(yīng)力幅比構(gòu)件承受的應(yīng)力更重要。對于無裂紋構(gòu)件，控制其應(yīng)力水平使其小于疲勞持久極限，則不產(chǎn)生疲勞裂紋。

線性載荷安全壽命設(shè)計

實用中稱有限壽命設(shè)計為安全壽命設(shè)計(Safe life design)。Miner提出的變幅載荷作用下的疲勞損傷累積方法和判據(jù)，使變幅作用下的疲勞壽命預(yù)測成為可能，使零構(gòu)件在有限設(shè)計壽命內(nèi)，只要滿足疲勞判據(jù)，也不會發(fā)生疲勞破壞。

線性載荷損傷容限設(shè)計

損傷容限設(shè)計(Damage tolerance design)抗疲勞設(shè)計方法是在斷裂力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的疲勞分析方法。假定零構(gòu)件材料內(nèi)有初始缺陷(裂紋) ,以斷裂力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以斷裂韌性試驗和無損檢測技術(shù)為手段，對有初始裂紋的零件，估算其剩余壽命。只要掌握裂紋擴展的規(guī)律，并采取裂紋監(jiān)視和正確的斷裂控制措施，剩余壽命是可以安全地加以利用的。 2100433B

在疲勞研究過程中，人們早就提出了“損傷”這一概念。所謂損傷，是指在疲勞過程中初期材料內(nèi)的細微結(jié)構(gòu)變化和后期裂紋的形成和擴展[]。累積損傷規(guī)律是疲勞研究中最重要的課題之一，它是估算變幅載荷作用下結(jié)構(gòu)和零件疲勞壽命的基礎(chǔ)。

大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件所受循環(huán)載荷的幅值都是變化的，也就是說，大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件都是在變幅載荷下工作的。變幅載荷下的疲勞破壞，是不同頻率和幅值的載荷所造成的損傷逐漸累積的結(jié)果。因此，疲勞累積損傷是有限壽命設(shè)計的核心問題。疲勞理論歸納起來大致可以分為以下四大類：

（1）線性疲勞累積損傷理論：這種理論假定材料各個應(yīng)力水平下的疲勞損傷是獨立進行的，總損傷可以線性疊加。最具有代表性的是Miner法則，以及稍加改變的修正Miner法則和相對Miner法則。

（2）雙線性累積損傷理論：這種理論認為材料疲勞過程初期和后期分別按兩種不同的線性規(guī)律累積。最具有代表性的是Manson的雙線性累積損傷理論。

（3）非線性累積損傷理論：這種理論假定載荷歷程與損傷之間存在著相互干涉作用，即各個載荷所造成的疲勞損傷與其以前的載荷歷史有關(guān)。最具代表的是損傷曲線法和Corten-Dolan理論。

（4）其它累積損傷理論：這些理論大多是從實驗、觀測和分析歸納出來的經(jīng)驗或半經(jīng)驗公式。如Levy理論和Kozin理論等。

均布荷載：也稱面荷載，容重乘以厚度；

線載荷：面荷載乘以長度；

集中荷載：點荷載是集中荷載，是線荷載乘以作用的長度；

集中線荷載 這是兩層意思 分為集中荷載和線荷載。集中荷載就是所有的荷載集中起來全部傳遞到一處的荷載。

其與各自相應(yīng)的載荷系數(shù)乘積為計算載荷。

特殊載荷的種類有溫度載荷、地震載荷、安裝載荷、運輸載荷、碰撞載荷、工藝載荷、試驗載荷、船體搖擺載荷、冰雪載荷、傳動機構(gòu)動載荷等。

在疲勞研究過程中，人們早就提出了“損傷”這一概念。所謂損傷，是指在疲勞過程中初期材料內(nèi)的細微結(jié)構(gòu)變化和后期裂紋的形成和擴展。累積損傷規(guī)律是疲勞研究中最重要的課題之一，它是估算變幅載荷作用下結(jié)構(gòu)和零件疲勞壽命的基礎(chǔ)。

大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件所受循環(huán)載荷的幅值都是變化的，也就是說，大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件都是在變幅載荷下工作的。變幅載荷下的疲勞破壞，是不同頻率和幅值的載荷所造成的損傷逐漸累積的結(jié)果。因此，疲勞累積損傷是有限壽命設(shè)計的核心問題。