钢疲劳极限的-缺口尺寸效应(翻译一)
钢疲劳极限的-缺口尺寸效应(翻译一)
钢疲劳极限的缺口尺寸效应摘要在这篇论文中，表面有沟槽的试样的疲劳行为已经被研究过。
它显示有两种与槽口相关的尺寸效应：统计的尺寸效应和几何的尺寸效应。
统计的尺寸效应是基于试样在变应力区域的起始裂纹的最大深度的分布而计算的，几何尺寸效应则是依靠应力梯度并且能够在线弹性力学的帮助下被估计。
在钝的刻痕上的尺寸效应可以用着两种要素来解释。
当裂纹变更剧烈时，在特定的极限之后，张力的塑形部分的大小开始在疲劳裂纹开裂上起重要作用，并且它的疲劳极限低于统计和几何尺寸效应的预测。
另外的估算方法可以被用在那种缺口。
1.介绍被用在机器上的大多数部件都有缺口，例如肩部和小孔。
这种样本的疲劳极限高于缺口根部的最大应力,并将显示。
已经进行了很多尝试评估这一现象,这被称为缺口尺寸效应。
它的目的在于建立一个方程式，一些常用的方法在参考【1】中，刻痕尺寸效应的大小取决于材料，这可以用那种被称作材料的缺口灵敏度来解释。
现如今用来描述这种现象的公式包括材料因素，但是没有物理背景的公式来描述这一现象。
当应用与不同的材料时，所有的公式显示出相当大的分散。
这篇论文的目的是来显示缺口尺寸效应可以用这两种因素来解释：统计尺寸效应和一种被称作几何尺寸效应的应力梯度的影响。
统计尺寸效应可以进行如下描述：当一个组件遭受交变载荷时，在它的体积上将产生大量微裂隙，样本越大，起始裂缝也就越大。
因此，对于大样本来说，更有可能出现大的起始裂纹和更小的疲劳极限。
Makkonen[1,2]显示平板尺寸效应仅由统计尺寸效应引起。
几何尺寸效应得到切口试样的图片，在细槽、肩部和其他间断点的附近的应力分布变成非线性并且出现一个高的应力峰值。
应力梯度在小并成某种形状的试样上变得更加陡峭，如果同样大小的裂缝出现在应力峰值区域，在裂缝上的应力强度因子高于大尺寸试样。
这篇论文的另外的一个目的是展示一种通过比较裂纹发起的两种情况：实际峰值应力分布和线性压力来估算几何尺寸效应的方法。
影响金属材料疲劳强度的八大因素
影响金属材料疲劳强度的八大因素Via 常州精密钢管博客影响金属材料疲劳强度的八大因素材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。
外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。
这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。
各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。
应力集中的影响常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。
这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。
理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。
有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。
有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。
有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。
疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。
q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。
试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。
尺寸因素的影响由于材料本身组织的不均匀性以及内部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破坏概率的增加，从而降低材料的疲劳极限。
尺寸效应的存在，是把试验室小试样测得的疲劳数据运用于大尺寸实际零件中的一个重要问题，由于不可能把实际尺寸的零件上存在的应力集中、应力梯度等完全相似地在小试样上再现出来，从而造成试验室结果与某些具体零件疲劳破坏之间的互相脱节。
材料性能_ 材料的疲劳性能_7-4 疲劳抗力指标_
（4）材料成分及组织的影响
合金成分：结构钢中碳的作用（间隙固溶 强化，第二相弥散强 化），提高疲劳强度； 夹杂物和缺陷降低疲劳强度；
显微组织：细化晶粒，提高疲劳强度；组 织不同，疲劳强度不同。
dN
（2）疲劳裂纹扩展门槛值
ΔKth是疲劳裂纹不扩展的 临界值，称为疲劳裂纹 扩展门槛值，表示材料阻止裂纹开始疲劳扩展的性能。
根据定义可以建立裂纹不疲劳断裂(无限寿命)的 校核公式：
∆K = Y∆σ a ≤ ∆Kth
若如已知裂纹件的裂纹尺寸 a 和材料的疲劳门槛 值 ΔKth ，即可求得该件无限疲劳寿命的承载能力：
环境介质：使材料表面产生微观腐蚀， 降低疲劳强度。
（2）表面状态和尺寸因素
表面状态：表面缺口导致应力集中，形成疲 劳源，引起疲劳断裂；
尺寸因素：尺寸增大，疲劳强度降低（尺寸 效应）。
（3）表面强化和残余应力
提高表面塑变抗力（强度和硬度），降低 表面拉应力，提高弯曲、扭转载荷下材料的 疲劳强度。
qf反映了疲劳过程中材料发生应力重分布 的能力，即降低应力集中的能力。
5、影响疲劳强度的因素
（1）工作条件
载荷条件 • 应力状态、平均应力； • 过载将降低疲劳强度和寿命； • 次载锻炼，可提高疲劳强度； • 间歇效应，对应变时效材料，可提高疲劳强度。
环境温度：温度↑，疲劳强度↓；温度↓， 疲劳强度↑
7-4 疲劳抗力指标
材料的疲劳抗力指标包括疲劳极限、疲 劳裂纹扩展门槛值、过载持久值和疲劳缺口 敏感度等。
1、疲劳极限（强度）
德国人Wohler（维勒）针对火车车轴疲劳进行 研究，得到了循环应力（S）与疲劳循环寿命（N） 之间的关系，称为疲劳曲线（S-N曲线）。
(完整版)材料力学名词解释(1)
名词解释第一章:1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性,也就是应变落后于应力的现象.3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象.5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力.韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7。
解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个高度为b的台阶.8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合，同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时，便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9。
解理面:是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后,以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似,故称此种晶体学平面为解理面.10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂,也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的,多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等13。
弹性极限：式样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
14.静力韧度:金属材料在静拉伸时单位体积材料断裂前所吸收的功。
15.正断型断裂：断裂面取向垂直于最大正应力的断裂.16.切断型断裂：断裂面取向与最大切应力方向一致而与最大正应力方向约成45度的断裂17.解理断裂：沿解理面断裂的断裂方式.第二章：1。
钢材的疲劳极限名词解释
钢材的疲劳极限名词解释钢材的疲劳极限是指在特定的应力作用下，由于疲劳加载引起的钢材断裂的临界应力值。
疲劳极限是一个非常重要的材料性能参数，对于钢结构的设计和使用具有决定性意义。
钢材在使用过程中可能会受到多次循环加载，大部分都是低应力水平下的。
虽然单次加载下钢材可能不会发生破裂，但在循环加载下，钢材会逐渐产生裂纹并最终断裂。
这种现象被称为疲劳破坏。
疲劳破坏是一种隐蔽的，无法预知的失效形式。
很多工程事故都是由于材料的疲劳破坏引起的。
因此，准确预测和掌握钢材的疲劳极限对于保障结构的安全性和可靠性非常重要。
研究表明，钢材的疲劳极限与其力学性能有着密切关系。
首先是钢材的强度，强度越高，疲劳极限通常也越高。
其次是钢材的韧性，高韧性的材料能够吸收更多的应力能量，从而延缓裂纹的扩展速度，提高疲劳极限。
此外，钢材的细观数量、晶格结构和化学成分等因素也会影响其疲劳极限。
为了准确评估和预测钢材的疲劳极限，广泛使用了疲劳试验方法。
常见的疲劳试验包括拉伸-压缩试验、弯曲试验和旋转弯曲试验等。
这些试验可以通过施加不同的循环加载，并在不同的应力水平下进行，以模拟实际使用条件下的应力加载。
同时，利用试验数据，可以绘制出应力循环次数与应力幅值之间的疲劳曲线。
这条曲线展示了钢材在不同应力循环次数下的疲劳性能。
通过分析这些曲线，可以确定钢材的疲劳极限，并评估其寿命。
除了试验方法，数值模拟方法也被广泛应用于钢材的疲劳研究中。
有限元分析是其中最常用的方法之一。
通过建立钢材的有限元模型，并在计算机中进行加载分析，可以预测钢材在不同应力循环次数下的疲劳行为。
这种方法具有高效、经济和可重复性等优点，成为疲劳研究的重要工具之一。
对于结构工程师来说，掌握钢材的疲劳极限非常重要，它直接关系到结构的安全性和可靠性。
因此，在设计、制造和维护钢结构时，需要充分考虑钢材的疲劳性能，并将其纳入到相应的设计规范中。
总之，钢材的疲劳极限是一个重要的材料性能参数，对于保证结构的安全性和可靠性具有决定性意义。
疲劳试验常见术语
疲劳试验常见术语疲劳试验常见术语1、循环屈服强度 Cyclic yield strength符号：σy循环应力应变曲线0.2%应变偏离处的屈服强度。
2、弹性应变 Elastic strain符号：ε e总应变的弹性部分，εe＝εt-εp3、疲劳极限 Fatigue limit应力振幅的极限值，在这个值以下，被测试样能承受无限次的应力周期变化注：见N 个循环后的疲劳强度4、疲劳缺口系数Fatigue notch factor符号：Kf在相同的疲劳寿命下，缺口试样的疲劳强度同平面试样疲劳强度的比值5、疲劳裂纹扩展速率 Fatigue crack growth rate符号：da/dN每个循环周期内裂纹扩展的长度(mm/周)6、疲劳裂纹扩展的门槛值 Fatigue crack growth threshold符号：ΔKthda/dN 趋近于0 的时候，ΔK 的渐近线的值注：对多数材料门槛值定在10-8 mm/周对应的应力强度因子范围7、疲劳延性系数 Fatigue ductility coefficient符号：εf’log(εα)-log(2Nf)曲线上相交于2Nf＝1 的应变值8、疲劳寿命 Fatigue life符号：Nf达到疲劳失效判据的实际循环数9、振幅：变化范围的一半注：常用作下脚标，如εa，应变振幅10、循环 Cycle循环性重复作用的力、应力、应变等最小的时间段11、力比或应力比 Force ratio or stress ratio符号：R一个循环内力或应力的最小值同最大值的比率12、频率 Frequency疲劳试验中，单位时间内应力或应变变化的循环次数13、高周疲劳试验 High cycle fatigue test应力特性主导的，疲劳寿命相对较长的疲劳试验14、滞后回线 Hysteresis loop一个循环中试样的闭合应力应变响应曲线15、循环应变硬化指数 Cyclic strain hardening exponent符号：n’循环曲线log(σa)-log(εpa)的斜率16、循环强度系数 Cyclic strength coefficient符号：K’循环曲线l og(σa)-log(εpa)上相交于εpa＝1 的应力值17疲劳强度 Fatigue strength符号：S在指定寿命下使试样失效的应力水平18、N 次循环后的疲劳强度 Fatigue strength at N cycles符号：σN在规定的应力比下，使试样的寿命为N 个循环的应力振幅值注：一些金属通常显现不出定义中的“疲劳极限”或“耐久极限”。
材料力学性能名词解释
材料力学性能名词解释名词解释1，循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力应力状态软性系数材料：最大切应力与最大正应力的比值，记为α。
：2，缺口效应：缺口材料在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态发生的变化。
3，缺口敏感度：金属材料的缺口敏感性指标，用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的比值表示。
4，冲击吸收功：冲击弯曲试验中试样变形和断裂所消耗的功5，过载损伤界：抗疲劳过载损伤的能力用过载损伤界表示。
6，应力腐蚀：材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏7，氢蚀：由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导8，金属脆化。
氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。
微观断口上晶界明显加宽，呈沿晶断裂。
9，磨损：机件表面相互接触并产生相对运动，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失、造成表面损伤的现象。
10，耐磨性：耐磨性是材料抵抗磨损的性能。
论述1，影响屈服强度的因素：①内因：a金属的本性及晶格类型。
不同的金属其晶格类型，位错运动所受的阻力不同，故彼此的屈服强度不同。
b晶粒大小和亚结构晶粒尺寸↓→晶界↑→位错运动障碍数目↑→σs↑（细晶强化）c溶质元素.溶质原子和溶剂原子直径不同→形成晶格畸变应力场→该应力场和位错应力场产生交互作用→位错运动受阻→σs↑(固溶强化)d第二相的影响 1.第二相质点本身能否变形2.第二相的强化效果还与其尺寸、形状、数量、分布以及第二相与基体的强度、塑性和应变硬化特性、两相之间的晶体学配合和界面能等因素有关②外因：a温度，T↑→金属材料的屈服强度↓，但金属晶体结构不一样，其变化趋势不一样。
b应变速率，应变速率↑→金属材料的强度↑，但屈服强度随应变速率的变化比抗拉强度的变化要剧烈得多c应力状态，切应力分量愈大→愈有利于塑性变形→屈服强度愈低2，影响韧脆转变的因素：①冶金因素：a晶体结构，体心立方金属及其合金存在低温脆性。
影响钢材疲劳强度的因素
影响钢材疲劳强度的因素来源：互联网 | 作者： | 2007-10-29| 编辑： admin一、工作条件1．载荷频率：在一定范围内可以提高疲劳强度；2．次载锻炼：低于疲劳极限的应力称为次载。
金属在低于疲劳极限的应力下先运转一定次数之后，则可以提高疲劳极限，这种次载荷强化作用称为次载锻炼。
这种现象可能是由于应力应变循环产生的硬化及局部应力集中松弛的结果。
3．温度：温度降低，疲劳强度升高，温度升高，疲劳强度降低。
4．腐蚀介质：具有腐蚀性的环境介质因使金属表面产生蚀坑缺陷，将会降低材料疲劳强度而产生腐蚀疲劳。
腐蚀疲劳曲线无水平线段．即不存在无限寿命的疲劳极限，只有条件疲劳极限。
二．表面状态及尺寸因素的影响1.应力集中：机件表面的缺口应力集中，往往是引起疲劳破坏的主要原因。
一般用Kt表示应力集中程度，用Kf和qf说明应力集中对疲劳强度的影响程度。
2.表面状态（1）表面粗糙度:愈低，材料的疲劳极限愈高；愈高，疲劳极限愈低。
材料强度愈高，表面粗糙度对疲劳极限的影响愈显著。
表面加工方法不同，所得到的粗糙度不同。
（2）抗拉强度:愈高的材料，加工方法对其疲劳极限的影响愈大。
因此，用高强度材料制造受循环载荷作用的机件时，其表面必须经过更加仔细的加工，不允许有刀痕、擦伤或者大的缺陷，否则会使疲劳极限显著降低。
3．尺寸因素：机件尺寸对按劳强度也有较大的影响，在弯曲、扭转载荷作用下其影响更大。
一般来说，随着机件尺寸的增大，其疲劳强度下降，这种现象称为疲劳强度尺寸效应。
其大小可用尺寸效应系数表示。
三．表面强化及残余应力的影响表面强化处理具有双重作用：提高表层强度；提供表层残余压应力，抵消一部分表层拉应力。
焊接工艺技术 2009年8月29日关键字：摘要: 为了提高焊接结构疲劳性能，通过试验比较了经超声冲击的X65管线钢对接接头试样和未经此处理的原始焊态对接接头试样疲劳强度及在同样应力范围下的疲劳寿命。
试验的统计结果表明，经过超声冲击处理的试样，其疲劳强度相对未冲击试样提高37。
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钢疲劳极限的缺口尺寸效应
摘要
在这篇论文中，表面有沟槽的试样的疲劳行为已经被研究过。
它显示有两种与槽口相关的尺寸效应：统计的尺寸效应和几何的尺寸效应。
统计的尺寸效应是基于试样在变应力区域的起始裂纹的最大深度的分布而计算的，几何尺寸效应则是依靠应力梯度并且能够在线弹性力学的帮助下被估计。
在钝的刻痕上的尺寸效应可以用着两种要素来解释。
当裂纹变更剧烈时，在特定的极限之后，张力的塑形部分的大小开始在疲劳裂纹开裂上起重要作用，并且它的疲劳极限低于统计和几何尺寸效应的预测。
另外的估算方法可以被用在那种缺口。
1.介绍
被用在机器上的大多数部件都有缺口，例如肩部和小孔。
这种样本的疲劳极限高于缺口根部的最大应力,并将显示。
已经进行了很多尝试评估这一现象,这被称为缺口尺寸效应。
它的目的在于建立一个方程式，一些常用的方法在参考【1】中，刻痕尺寸效应的大小取决于材料，这可以用那种被称作材料的缺口灵敏度来解释。
现如今用来描述这种现象的公式包括材料因素，但是没有物理背景的公式来描述这一现象。
当应用与不同的材料时，所有的公式显示出相当大的分散。
这篇论文的目的是来显示缺口尺寸效应可以用这两种因素来解释：统计尺寸效应和一种被称作几何尺寸效应的应力梯度的影响。
统计尺寸效应可以进行如下描述：当一个组件遭受交变载荷时，在它的体积上将产生大量微裂隙，样本越大，起始裂缝也就越大。
因此，对
于大样本来说，更有可能出现大的起始裂纹和更小的疲劳极限。
Makkonen
[1,2]显示平板尺寸效应仅由统计尺寸效应引起。
几何尺寸效应得到切口试样的图片，在细槽、肩部和其他间断点的附近的应力分布变成非线性并且出现一个高的应力峰值。
应力梯度在小并成某种形状的试样上变得更加陡峭，如果同样大小的裂缝出现在应力峰值区域，在裂缝上的应力强度因子高于大尺寸试样。
这篇论文的另外的一个目的是展示一种通过比较裂纹发起的两种情况：实际峰值应力分布和线性压力来估算几何尺寸效应的方法。
2.统计方法
专业术语
a0 initated crack depth 起始裂纹深度
a crack depth 裂纹深度
c crack length 裂纹长度
d diameter 直径
d n notch depth 缺口深度
e constant 常量
f(x) probability density function 概率密度函数
fXn:n(x) probability density function of the maximum value of sample 样本最大值的概率密度函数
k g geometric size factor 几何尺寸因子
l0 material constant 材料常数
n sample size 样本尺寸
n cyclic hardening exponent 循环硬化指数
r radius 半径
sx standard deviation of a random variable 随机变量的标准偏差
x random variable, co-ordinate 随机变量坐标
x m mean value of a random variable 随机变量平均值
y co-ordinate y坐标
z co-ordinate z坐标
A surface area 表面积
Ai surface area of i th part of the surface 表面部分表面积
A eff effective stress area 有效压力区域
D diameter 直径
D o original bar diameter 原始条纹直径
F (x ) cumulative distribution function 累积分布函数
FXn:n (x ) cumulative distribution function of the maximum value of sample 样本最大值的累积分布函数
K stress intensity factor 应力强度因子
K cyclic hardening coefficient 循环硬化系数
K f notch size factor 缺口尺寸因子
K FATIGUE fatigue concentration factor 疲劳集中因子
K I stress intensity factor 应力强度因子
K t stress concentration factor 应力集中因子
K e strain concentration factor 张力集中因子
K s real (Neuber) stress concentration factor 实际应力集中因子
m (x,a ) weight function 重力函数
P S probability of survival 残余的可能性
R stress ratio 压比
R m ultimate strength 极限强度
0a s standard deviation of the initiated crack depth 起始裂纹深度的标准偏差 α scatter parameter of the lognormal distribution 对数正态分布的散射参数 β geometry factor 几何因子
e ε elastic strain 弹性张力
p ε plastic strain 塑形张力
lim ,p ε limit value of plastic strain 塑形张力的极值
tot ε total strain 全部张力
γ location parameter of the lognormal distribution 对数正态分布的位置参数 ρ notch root radius 缺口根部半径
σ stress 应力
)(x σ stress distribution function 应力分布函数
a σ stress amplitude 应力幅值
I ∆K stress intensity range 应力强度范围
th I ,∆K stress intensity range threshold 应力强度阈值范围。