MSD薄板疲劳寿命预测
疲劳寿命预测与结构可靠性分析
疲劳寿命预测与结构可靠性分析疲劳是一种常见的结构失效形式，对于各种工程结构来说都是一个重要的问题。
疲劳失效通常是由于结构在长期的交变载荷下产生微小裂纹，最终导致结构破坏。
因此，准确预测疲劳寿命对于结构的安全可靠性分析至关重要。
疲劳寿命预测是通过建立适当的数学模型来估计结构在实际使用过程中的寿命。
这个过程需要考虑多种因素，包括结构的材料性能、载荷条件、结构几何形状等。
其中，最关键的是建立适当的疲劳损伤累积模型。
疲劳损伤累积模型是通过将载荷历程进行离散化，将结构在每个载荷循环下的应力水平与疲劳寿命损伤关系进行对应，从而计算出结构的疲劳损伤累积。
常用的疲劳损伤累积模型包括线性累积模型、双曲线累积模型和修正曲线累积模型等。
线性累积模型是最简单的疲劳损伤累积模型，它假设结构的疲劳寿命损伤与载荷循环次数成正比。
这个模型的优点是简单易用，但是在实际应用中往往存在较大的误差。
双曲线累积模型考虑了载荷历程中应力水平的变化，相对于线性累积模型更加准确。
修正曲线累积模型则进一步考虑了材料的强度退化和载荷频率对疲劳寿命的影响，是目前应用最广泛的模型之一。
除了疲劳寿命预测，结构可靠性分析也是一个重要的研究方向。
结构可靠性分析是通过考虑结构设计参数的不确定性，评估结构在设计寿命内的可靠性水平。
可靠性分析可以帮助工程师确定结构的安全系数，为结构的设计和维护提供科学依据。
结构可靠性分析的关键是确定设计参数的概率分布函数。
常用的方法包括统计分析、试验数据分析和专家经验法等。
统计分析方法通过对大量数据的统计处理，得到设计参数的概率分布函数。
试验数据分析方法则通过对实际试验数据的分析，估计设计参数的概率分布函数。
专家经验法则是根据专家的经验和知识，对设计参数的概率分布函数进行估计。
在结构可靠性分析中，可靠性指标是一个重要的评估指标。
常用的可靠性指标包括可靠性指数、失效概率和可靠度指标等。
可靠性指数是用来评估结构在设计寿命内的可靠性水平，失效概率则是评估结构在设计寿命内发生失效的概率。
材料疲劳强度分析与寿命预测
材料疲劳强度分析与寿命预测材料疲劳强度分析与寿命预测是材料科学与工程领域中极为重要的课题之一。
疲劳是指材料在应力循环作用下所发生的破裂现象，是在很小的应力水平下引起的破坏。
材料在使用过程中会经受各种应力，如拉伸、压缩、扭转等，而这些应力的交替作用容易导致疲劳破坏的发生。
要进行材料的疲劳强度分析与寿命预测，首先需要对材料的疲劳性能进行评估。
疲劳性能指的是材料在应力循环作用下所具备的抗疲劳能力。
评估疲劳性能的方法主要有应力循环试验和疲劳寿命试验。
应力循环试验是通过施加不同的应力水平和循环次数，观察材料在循环载荷下的疲劳行为，从而得到疲劳曲线。
疲劳寿命试验则是通过对材料的循环载荷进行加速试验，以确定材料的疲劳寿命。
在进行材料的疲劳强度分析时，需要考虑到应力集中、表面缺陷等因素。
应力集中是指在材料中出现的局部应力增大区域，常见的应力集中形式有孔洞、缺口等。
这些应力集中部位容易引起应力集中，从而降低材料的疲劳强度。
因此，在分析材料的疲劳强度时，需要考虑到材料表面的缺陷情况，并采取一定的措施进行优化。
对于材料的寿命预测，有许多模型和方法可供选择。
常用的方法有极限疲劳强度法、残余寿命预测法等。
极限疲劳强度法是一种基于应力和循环次数的理论模型，通过对材料的疲劳曲线进行拟合，来预测材料的疲劳寿命。
残余寿命预测法是通过对材料的残余寿命进行测量，来预测材料的寿命。
这些方法在实际应用中都有一定的优点，但也存在着各自的局限性。
除了以上的方法，还有一些更精细和复杂的方法，如有限元法、位错理论等。
有限元法是一种常用的数值计算方法，在材料疲劳强度分析中有广泛应用。
它通过将材料分割成有限的小元素，利用数值计算的方法来模拟材料的应力分布和变形情况，从而得到材料的应力应变场。
位错理论则是通过研究材料的位错结构和相互作用来理解材料的疲劳行为。
综上所述，材料疲劳强度分析与寿命预测是一门复杂而重要的科学。
通过评估材料的疲劳性能，并综合考虑应力集中、表面缺陷等因素，可以对材料的疲劳强度进行分析。
中板材料的疲劳性能研究与寿命预测
中板材料的疲劳性能研究与寿命预测引言：中板材料作为工程结构中常用的材料之一，其疲劳性能和寿命预测对于保证结构的安全可靠性至关重要。
通过对中板材料的疲劳性能进行研究，并准确预测其寿命，可以为工程结构的设计和维护提供重要依据。
一、中板材料的疲劳性能研究方法1. 层次分析法层次分析法是一种常用的分析方法，它可以将复杂的问题层层分解，通过量化的方法来确定各个层次因素对于疲劳性能的影响程度。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是通过建立中板材料的有限元模型，对其进行加载和应力分析，从而得到疲劳性能的相关参数。
3. 实验测试方法实验测试方法是通过设计加载试验，获得中板材料在不同应力水平下的疲劳寿命数据，从而分析其疲劳性能。
二、中板材料疲劳性能的影响因素1. 材料性能中板材料的组织结构、硬度、强度、断裂韧性等材料性能对于其疲劳性能起着 important roles 。
2. 应力水平不同应力水平对中板材料的疲劳性能有着明显的影响，随着应力水平的增加，材料的疲劳寿命将不断缩短。
3. 环境条件中板材料在不同的环境条件下，其疲劳性能也会有所不同，例如湿度、温度、腐蚀环境等。
三、中板材料寿命预测方法1. 基于Sn曲线的寿命预测Sn曲线是应力-寿命曲线的一种常用表达形式，通过对实验数据进行统计和拟合，可以得到中板材料在不同应力水平下的寿命曲线，从而进行寿命预测。
2. 基于马尔可夫链的寿命预测马尔可夫链模型能够根据中板材料的状态转移概率矩阵，预测其在不同状态下的寿命。
3. 基于损伤累积的寿命预测中板材料在循环加载过程中将产生损伤，通过对损伤的累积程度进行监测和分析，可以预测材料的寿命。
四、中板材料疲劳寿命的提高方法1. 优化设计通过合理设计结构和选择合适的中板材料，以减少应力集中和疲劳裂纹的产生，提高中板材料的疲劳寿命。
2. 表面处理采用表面处理技术，如表面喷涂和表面强化等，增强中板材料的抗疲劳性能。
3. 微观结构调控通过对中板材料微观结构的控制和调节，改善材料的断裂韧性和疲劳性能。
机械部件的材料疲劳行为及寿命预测
机械部件的材料疲劳行为及寿命预测疲劳是材料工程中一个重要的问题。
在机械部件的运行过程中，由于受到交变或周期性的载荷作用，材料内部会发生循环应力和变形。
长时间以循环应力作用下的变形，使剧烈变化的应力集中在局部薄层上，会导致材料内部微裂纹的生成和扩展，最终导致部件失效。
因此，研究机械部件的材料疲劳行为及寿命预测是非常重要的。
1. 疲劳行为材料疲劳行为是材料在循环载荷作用下的机械性能表现。
循环载荷作用下，材料经历了不同程度的变形和应力集中。
当应力集中超过材料的极限强度时，裂纹开始发生，进而扩展，并最终导致材料失效。
材料的疲劳行为可以通过疲劳曲线来描述。
疲劳曲线是一条应力与寿命之间的关系曲线，通常呈倒U形。
曲线的左侧为疲劳强度区域，材料在这个区域内能够承受较高的应力循环次数。
曲线的右侧为寿命区域，材料的应力循环次数逐渐减小，同时裂纹开始发生和扩展，最终导致失效。
2. 寿命预测方法根据材料的疲劳行为，可以采用不同的方法进行寿命预测。
常见的寿命预测方法包括极限寿命预测、应力寿命曲线预测和损伤积累预测。
2.1 极限寿命预测极限寿命预测方法基于疲劳曲线的左侧区域。
通过统计测试样品的疲劳寿命数据，得到应力水平与寿命之间的统计关系，进而预测出材料在特定应力水平下的极限寿命。
极限寿命预测方法的优点是简单直观，适用于经验性的寿命预测。
然而，由于材料的复杂性和疲劳行为的不确定性，该方法存在一定的局限性。
2.2 应力寿命曲线预测应力寿命曲线方法是通过疲劳曲线的右侧区域进行寿命预测。
该方法基于材料的疲劳裂纹扩展性能来预测寿命。
应力寿命曲线预测方法适用于材料的裂纹扩展性能已知的情况下。
通过应力强度因子和裂纹扩展速率之间的关系，可以计算出材料在特定应力水平下的寿命。
2.3 损伤积累预测损伤积累预测方法是基于疲劳损伤的累积来预测材料的寿命。
该方法考虑到了材料本身的损伤积累过程。
损伤积累预测方法可以通过应力和损伤率之间的关系来计算材料在特定应力水平下的寿命。
第十章疲劳寿命预测和抗疲劳设计
型。等效应力法希望寻求该典型载荷谱段的等效应力，以便将该谱段转换成一恒幅
载荷谱，进一步简化计算。
转换后恒幅载荷谱的等效应力可写为：
ni
)1/α
∑ ni
（10-3）
式中σi、ni分别为典型载荷谱段中载荷水平i所对应的应力（最大应力、最小应力或
应力幅）和循环次数。α是可以调整损伤等效性的参数。α=2时，等效应力即通常
后的裂纹长度。设da/dN= 1 × 10−8 (ΔK)2 = Δσ2a × 10−8 π
(MPa, m/c)。
解： 将Δσ=100MPa，代入裂纹扩展速率方程，可知有：
da/dN=a×10-4（m)
N=0时, a=a0=8mm, ΔN=1000, 令a=a0+Δa, 由龙格—库塔法求Δa如下：
191
龙格—库塔法 (Runge-Kutta)
龙格—库塔法是利用泰勒级数构造多项式导出的一种数值积分法。由此法代替
上述线性近似方法求da/dN，可以得到更好的精度或一次计算更多的循环。
四阶龙格—库塔法应用于裂纹扩展，有下述对应关系：
四阶R—K法
应用于裂纹扩展（载荷与几何条件给定
）
微分方程 y'=f(x,y)
σminj
Nj
N
图10.3含较长等幅块的载
(da/dN)j=f(Δσj,aj,Rj)
c) 选取适当的Δa(控制精度，如Δa≤0.01a)， 计算 ΔN=Δa/(da/dN)j。
d) 比较ΔN与Nj。
若ΔN＞Nj,则Δaj＜Δa,满足精度。令Δaj=Nj(da/dN)j, aj+1=aj+Δaj, 返回a)
逐循环直接求和法
σ
从原理上说，这种方法适用于如图10.2所示的任意
探究低合金钢涂层板带的热疲劳行为与寿命预测
探究低合金钢涂层板带的热疲劳行为与寿命预测低合金钢涂层板带广泛应用于各个领域，如飞机制造、汽车零部件、桥梁结构等。
然而，在长期使用过程中，低合金钢涂层板带往往会遭受高温环境下的热疲劳损伤，影响其使用寿命。
因此，深入了解低合金钢涂层板带的热疲劳行为，并进行寿命预测具有重要意义。
热疲劳是指材料在高温下反复受到热循环加载而产生的损伤行为。
低合金钢涂层板带在高温工作条件下，由于温度梯度和热应力的作用，发生了循环热变形和热裂纹的形成，导致材料的疲劳破坏。
研究热疲劳行为的关键是深入了解涂层板带材料的热力学性质和热响应行为。
首先，需要通过实验和数值模拟方法，分析涂层板带的热导率、热膨胀系数和热导率等热力学参数。
这些参数是了解涂层板带在高温环境下受热载荷导致的热应力分布、温度分布和形变变化的关键。
接下来，需要通过热-力学-疲劳耦合模型来描述低合金钢涂层板带的热疲劳行为。
该模型将热应力、热膨胀和热裂纹扩展等因素综合考虑，揭示了涂层板带在不同温度和热循环次数下的变形和破坏机制。
通过实验验证这一模型的准确性，并对模型进行参数优化，可以更好地预测低合金钢涂层板带的热疲劳寿命。
为了精确预测低合金钢涂层板带的热疲劳寿命，还需要考虑其微观结构和成分对热疲劳性能的影响。
通过表征涂层板带的组织结构、晶粒尺寸、晶界特征和相变行为等，可以深入了解材料的变形和破坏机制。
此外，还可以利用表面分析技术，如扫描电子显微镜和透射电子显微镜，观察热疲劳过程中的表面微观痕迹，检测裂纹的形态和扩展情况。
在预测低合金钢涂层板带的热疲劳寿命时，可以采用多种方法，如基于损伤力学的模型、数值模拟方法和试验验证等。
根据涂层板带的材料参数、热力学性质和微观结构，建立合适的模型，并通过实验数据对模型进行修正和验证，以提高预测准确性。
此外，还可以考虑使用统计学方法对大量数据进行分析，并建立寿命预测模型，为涂层板带的设计和使用提供科学依据。
总之，探究低合金钢涂层板带的热疲劳行为与寿命预测是一个复杂而重要的课题。
建筑结构材料疲劳寿命评估与改善
建筑结构材料疲劳寿命评估与改善建筑结构的耐久性是保障其安全性和可靠性的重要因素之一。
而材料的疲劳寿命评估与改善是保证建筑结构长期使用的关键。
本文将从疲劳寿命评估方法和疲劳寿命改善措施两个方面进行讨论。
一、疲劳寿命评估方法1. 弹性区域法弹性区域法是一种常用的疲劳寿命评估方法，其基本原理是通过对材料表面施加循环荷载，记录变形和荷载参数，然后使用S-N曲线来评估材料的疲劳寿命。
该方法适用于弹性材料，但无法考虑材料的非弹性行为。
2. 应变-寿命法应变-寿命法是另一种常用的疲劳寿命评估方法，其基本原理是通过对材料施加循环荷载，记录变形和寿命数据，然后使用应变-寿命曲线来评估材料的疲劳寿命。
该方法适用于弹性和塑性材料，能够更准确地评估材料的疲劳寿命。
3. 快速评估方法除了传统的疲劳寿命评估方法外，还有一些快速评估方法可供选择。
例如，使用有限元分析和数值模拟方法来预测材料的疲劳寿命，或者通过检测材料的声波传播速度变化来评估材料的疲劳状况。
这些方法可以更快速地评估材料的疲劳寿命，但准确性有待改进。
二、疲劳寿命改善措施1. 设计改进在建筑结构的设计中，通过采用合理的结构形式和减少应力集中区域可以改善材料的疲劳寿命。
例如，在接头处增加过渡曲线，避免构件的突变，减少应力集中。
2. 表面处理表面处理是一种有效的改善材料疲劳寿命的方法。
常见的表面处理措施包括喷涂覆层、化学处理和热处理等。
这些处理方式可以增加材料的抗疲劳性能，延长其使用寿命。
3. 材料改进选择合适的材料也是改善疲劳寿命的重要措施之一。
例如，使用高强度的钢材料或者增加钢材的含碳量可以提高材料的疲劳强度。
此外，合理控制材料的化学成分和热处理工艺也能够改善材料的疲劳性能。
4. 定期检测建筑结构材料的疲劳寿命不仅与设计和施工阶段有关，也与日常维护和检测密切相关。
定期对建筑结构进行检测，包括材料的应力、应变和变形等参数的监测，可以及时发现潜在的疲劳问题，并采取相应的措施修复或替换受损材料。
化学技术中材料疲劳寿命的预测模型
化学技术中材料疲劳寿命的预测模型疲劳寿命是一个材料在经过循环应力加载后失效的时间。
在化学技术领域，了解材料的疲劳寿命对于设计和预测材料在实际应用中的可靠性至关重要。
为了提高材料的性能和延长使用寿命，科学家和工程师们一直在努力发展各种预测模型。
本文将探讨几种常见的化学技术中材料疲劳寿命的预测模型，并分析其优缺点。
首先，线性寿命预测模型被广泛用于材料疲劳寿命的预测。
这种模型基于经验公式，通过拟合试验数据得到一个线性函数，将循环次数与材料寿命进行关联。
线性寿命预测模型简单且易于理解，适用于许多常规应用。
然而，它无法考虑材料内部的复杂力学和化学反应，因此在复杂材料系统中的预测能力较弱。
为了克服线性模型的局限性，非线性寿命预测模型应运而生。
这些模型基于更复杂的数学算法和统计方法，考虑到了材料的非线性行为。
例如，神经网络模型可以通过训练大量数据来学习材料的非线性特征，并预测疲劳寿命。
这些模型具有较高的预测准确性，并且可以有效地处理复杂的材料系统。
然而，神经网络模型需要大量的试验数据和计算资源来建立和训练，而且对于初学者来说难以理解和操作。
此外，多物理场耦合模型也被广泛用于材料疲劳寿命的预测。
这些模型将多个物理场（如力学、热学、电磁学等）的相互作用考虑在内，从而更准确地描述材料在实际应用环境下的行为。
例如，考虑到材料内部的应力分布和温度变化可以通过有限元分析来建立多物理场耦合模型。
这种模型可以更精确地揭示材料失效机制，并优化设计以延长疲劳寿命。
然而，建立和求解多物理场耦合模型需要复杂的计算和分析方法，且计算成本较高。
除了以上提到的预测模型外，还有一些其他方法被用于材料疲劳寿命的预测。
例如，基于材料微观结构的预测模型可以通过分析材料的晶格结构、位错分布和孪生相等因素来预测疲劳寿命。
这种模型需要深入了解材料的微观结构和力学行为，并且对于复杂材料系统的预测能力有限。
另外，有些研究人员还使用人工智能算法，如遗传算法或模糊集合理论，来优化模型参数和选择最佳的预测模型。
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周 期 ，Ａｔ 持 同一 数 值 ，与 裂 纹 尺 寸 无 关 。于 ｃ 保
万方数据
第４日 其
３ ２
是 ，上式 可 以写成如 下形式
１
趋 于 时 的裂 纹 加 速 扩 展 的 效 应 。参 数 取 值 ：
Ｎ ＝ （ ）Ｊ－ａ ａ ｅ — ． ） ＣＡ ｙ （ｄ ａ
环分 间 隔处理法
为：
Ａ ＝Ａ ＇（） ＫＩ ｏ ａ Ｙ 】 － ａ４ｃ ， ） － ）ｒ ５（ ａ
ｄ ａ
＝
图 ２ Ｂ ５ — 裂 纹 扩 展 长 度 一 环 次数 关 系 ４２３ 循
（） ２ （） ３
ｃ Ａ ｒ Ｙ （） （ ｃ）
（） ４
昌
｛
越
当裂纹从初始长度ａ 。 扩展到口，对上式积分
为６５ｋ ． Ｎ，试 验 是在 ＭＴ ８ ０ １疲 劳 试验 机 上进 行 Ｓ １ ．３ 的 。将 各 个 试 验 件 在 对应 的载 荷 下 循 环 加 载 ，使
图 ４ ＤＨ１裂纹扩展长度 一 ５ 循环次数关 系
２ ＭＳ Ｄ板的疲劳寿命预测
２１ ＭＳ 板 裂纹扩展 问题 要素 ． Ｄ
＼／ （） ７
Ｅ＝ ３ × １ Ｐ ７． ０４Ｍ ａ
＝
，
０３ ， ． ３
＝３ ．ＭＰ ‘ ，其 １ ９ ａ √
中Ｃ Ｉ ６×１ ，ｍ ＝４０ 。裂纹 扩展过 程 中采用 ＝． ８ ０ ． ５ 最 大周 向应 力 准 则作 为 裂 纹 扩展 方 向 。裂 纹扩 展 速率 由Ｐｒ 公式 确定 。 ａｓ ｉ
了试验 研究 ，结 合工 程 中应 用 最 为广 泛 的Ｐ ｒ 公 ａｉ ｓ 式对 多 裂 纹板 的疲 劳 寿命 进行 了预 计 ，计 算 结果 与 现有 试 验结 果 比较 吻合 ，表 明 了该 方 法 的 可行 性 。由于 力 学 响应 的计 算 采用 有 限 元方 法 ，所 以 该 方法 适用 于裂 纹任 意 分 布 的多 部 位损 伤 板 ，可
１ 试
验
试 验件 编号 为 Ｂ ５ 、ＤＨ１ ，材 料 为 Ｙ ２ ４２ ５ Ｌ１ 一 Ｃ Ｚ。试验 件 Ｂ ５ 除 了 中心 裂 纹 ，还有 ２ ５ ４２ 条４ 。斜
裂 纹 ；试 验 件 Ｄ ５ 了 中心 裂纹 ，还有 ２ Ｈ１ 除 条共 线
裂 纹 。板 的 厚 度 为 １４ ｍｍ， 中心 裂 纹 长 度 为２ ． ０
预 测 的寿 命 误 差 见 表 １ 。其 中误 差 由下 式 计 算。
２１ 裂纹扩 展 中裂纹 间相互 干 涉 的问题一 ．． ２ 载荷循 计 算 出在 相 同循 环 间 隔△ 中各 条 裂纹 的增 ⅣＩ 长 长度 ，直 到其 中一条 裂 纹 达 到临 界 长度 为止 ， 则裂 纹扩展 寿命 为 Ｎ， △ 。该方法 实 际上是 ＝ 假定 在Ａ 间隔 内 ，各 裂纹 的综 合构 形 因子不 再相 Ｎｉ
中图 分 类 号 ：Ｖ １． ５ ２ ５５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｆａ ｉ ｕ ｆ ｅ ｉ ｔｏ ｆＰａ ｌ ｔ Ｓ ｔｇ ｅＬｉｅＰｒ ｄ ｃｉ ｎ ｏ ｎｅｓｗｉｈ Ｍ Ｄ
Ｓ Ｎ Ｙｉｕ Ｕ －ｎ ｊ
（ ｒｏｎ ｉ ｉ ｃ ｄｍｙｏ Ｖ Ｃ ， ｕ ｙ ｎ ４ ０ Ｃ ｉａ Ａｉ ｒｅ ｓ ｌ Ａ ａ ｅ ｆ Ｉ Ｌ ｏ ａ ｇ ７ ０ ９， ｈｎ ） ｂ Ｍ ｓｅ Ａ １
４ ２ ０ ８ ６
第３ 卷 １
４ ２ ０
图 １ 示 为试 验件 Ｂ ５ 和 Ｄ 的裂 纹分 布 。 所 ４ ２ Ｈ１ ５
２ ５
２ ０
商 １ ５
１ ０
５
Ｏ
图 １ 试 验 件 Ｂ ５ 及 Ｄ ５ 裂 ０ ０ ４０ ０ ０ ６０ ０ ０ ８ ０ ０ ００ ０ ２０ ０ ０ １ ０ １ ０
误： 差 —＿丽 一 × Ｏ ＿ｌ ） ％ ０
表１ 试验值 与预 测值对 比
试 验 编 号 Ｂ ５ — Ｂ ５ — ＤＨ１— Ｄ ５ ３ ４２３ ４２ ２ ５ ２ Ｈ１—
互作用 ，当△ Ｍ次循环加载结束时 ，累积各裂纹长 度 ，求 出相 应 的综 合 构形 因子 ，然 后 再 进入 下 一
２１１ Ｐ ｒ 公 式 ．． ａｉ ｓ
裂 纹扩 展 到一 定 长度 ，裂 纹 扩 展 与 循 环次 数 的关
系见 图２ ４ 。
１ ６ 年前 后 ，Ｐ ｒ ｐ ｒｏ ａ 首 次 决定 性 地 ９０ ａｉ ｄ ｇ ｎ ｓ 和Ｅ
发 现 应 力 强 度 因 子 疲 劳 裂 纹 扩 展 中起 关 键 性 作
孙 益 军
（ 中国航空工业 空空导弹研究院 ，河南 洛 阳 ４ １０ ７ ０ ９）
摘
要 ：结合工程中应用 最为广泛的Ｐ ｒ公式对 多裂纹板 的疲 劳寿命进行 了预计 ，计算结果与现有试验结果 比 ａｉ ｓ
较 吻合 ，表 明了该方 法的可行 性。 由于力学响应 的计 算采 用有 限元 方法 ，所以该方法适用于裂纹任意分布的多 部 位损伤板 ，可直接用于工程实际结构 。 关键词 ：多部位损伤 ；裂纹扩展 ；数值模拟 ；应力强度因子 ；疲 劳 ；寿命预测
苫
得 到裂 纹扩 展 寿命Ⅳ 等于
＝
㈥
（） ６
０
２０ ０ ｏ ４ｏ ０ ０ ６０ ０ ０ ８０ ｏ ｏ
ｌ ｏ Ｏ０ ｏ
循环次数
在 等 幅加 载条 件 下 ，对 于 任 何 一个 载 荷循 环
图 ３ Ｂ ５ — 裂纹扩展长度— ４２２ 循环 次数关 系
ｍ ｍ ，
裂 纹扩展 寿命 的研 究成 为 十分重要 的研究 课题 。
由于 疲 劳破 坏具 有 突 然 “ 亡 ” 的特点 ，在 死
其余 裂纹 长 度为 １ ０ｍｍ。试 验件 上 的预制 裂
疲 劳破 坏 之 前没 有 任何 征 兆 ，因此 具 有极 大 的危 害性 。对 结构 件 的 寿命 进 行有 效 的预测 就 具有 重
ｍ ａ ｉ ｕｍ ｉｃ ｍ ｆ ｒ ｎ ｉ ｌｄｉｅ ｔｏｎ ｓ ｒ ｓ ｒ ｔｒ ｏ ｘｍ ｃ ｒ ｕ ｅ ｅ ｔａ ｒ ｃ ｉ ｔｅ ｓ ｃ ｉｅ ｉ ｎ．Ｔｈ ｒ ｄｉ ａ ｅｄ ｌｆ ｓ ｃ ｎｓ ｒ ｔｖｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉｅ ｉ ｏ ｅ ｖａ ｉ ｏ ｔ ｅ
收 稿 日期 ：２ １ 一 ８ １ ；修 订 日期 ：２ １ － ６ ０ ００ Ｏ — ５ ０１０—９
纹是 由线切 割 产生 穿 透 型裂 纹 ，而不 是 由于疲 劳 产 生 的疲 劳 裂纹 。试 验 件 的夹 持 长 度 为５ ０ｍｍ。
万方数据
３ １
孙益军 ：ＭＳ 薄板疲劳寿命预测 Ｄ
甚 至导 致发 生灾难 性事 故 ，因此对 于含ＭＳ 结 构 Ｄ
要 的意义 。本章 采 用Ｐ ｒ 定律 结合 Ｆ Ａ ２ ／软 ａｉ ｓ Ｒ ＮＣ ＤＬ 件 ，选 用合 适 的裂纹 干 涉 理论 预 测 多裂 纹 薄板 的
疲劳寿命 。与现有 的试验进行对 比，结果 比较吻 合 ，验 证 了方 法 的有效性 。
Ａ ｂｓ ｒ ｔ ：Ｆａ ｉ ｅ ｌｆ ｓ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｉ ｇ Ｐａ ｉ ｏ ｍ ｕｌ ｔｏｎ．Ｔｈｅ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｉ ｒ ｄ ｃ ｅ ｙ ｔ ｅ ｔ ａｃ ｔｇｕ ｉｅ ｉ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｕｓｎ ｒｓ ｆ ｒ ａｉ ｉ ｅ ｔｏ ｓ ｐ ｅ ｉ ｔ ｄ ｂ ｈ
ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ． ｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｈ ｓ ａ ｇ ｏ ａ ａ ｉ ｆｐ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｂ ｐ ｌｅ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｒ ｓ ｌｓ Ｔｈ ｓ ａ ｐ ｏ ｃ ａ ｏ ｄ ｃ ｐ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｃ ｔｏ ｎ ａ ｅ ａ ｐ ｉ ｄ ｉ ｙ
该 方 法 适用 性 强 ，裂 纹 条数 的增 加并 不 会 过分 地
从 表 １ 以 看 出 预测 结果 与试 验 比较 吻 合 ， 可
验 证 了方法 的可行 性 。
３ 结 束 语
本文 对 含 多裂 纹 的ＭＳ 铝 板 的疲 劳 寿命 进行 Ｄ
增加计算的复杂性 。
２２ 多部位损伤板的寿命 预测方法步骤 ．
用 ，他们把疲 劳裂纹扩展数据和△ ｌ 联系起来 ， 将该参数当作疲劳裂纹扩展 的驱动力 ，从而建立 起一种众所公认 的疲劳裂纹 扩展经验公 式 ，即著
名 的Ｐ ｒ公 式 ： ｄ ａｉ ｓ
ｇ
ａ
：
ｃ ） （ ”
（） １
魁 噬
式 中 ：ｄ／＾为每一 次循 环 的疲 劳裂 纹增 长 速率 ； ａｄｒ Ａ Ｋ Ｋｍ为 每 一 次循 环 中应 力 强 度 因子 的变 Ｋ＝ ｍ 一 ｉ 化 幅值 ；Ｃ和 为取 决 于 材料 、环境 、载 荷频 率 、 温 度 和 应力 变 化 率 的参 数 。这 一公 式 称 为 Ｐ ｒ 定 ａｉ ｓ 律 。等 幅交 变 荷 载 下 的裂纹 扩展 寿 命 ，可 以很 方
ｏ ５ｏ ｏ １ ｏ ００ｏ １ ｏ Ｏｏ ｏ２ ｏ ００ ｏ ５ｏ Ｏ ｏ ５０ Ｏ２ ｏ ５０ ｏ３ ｏ ３ ０
谋
循环次数
便 的 由Ｐｒｓ ａｉ定律 计 算 得 到 。采 用 Ｐ ｒ 定 律 ，式 中 ａｉ ｓ Ｃ和ｎ 已 知 量 。将 应 力 强度 因 子 的变 程 Ａｆ 成 为 ／￣ ，
第 ３卷 第 ４ １ 期 ２ １年 ０１ ８ 月
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文 章 编 号 ：１ ７ — ５ ９２ １）４ ０３ — ３ ６ ３ ４ ９ （０ １０ — ０ ０ ０
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