应力疲劳SN曲线讲解学习

船舶与海洋工程学院按照作用循环应力的大小，疲劳可分成为应力疲劳

(Stress

Fatigue)和应变疲劳(Strain

Fatigue)。第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院载荷谱特征描述StressRangeMeanStressStressRatioWhat

are

the

important

parameters

to

characterize

a

givcyclic

loading

history?Stressamplitude第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院应应力力疲疲劳劳特例载荷谱特征描述恒幅循环载：R=-1Sa=Smax=SS-N曲线是材料的基本疲劳性能曲线第二章寿命N定义为到破坏的循环次数船舶与海洋工程学院S-N曲线的一般形状及若干特性值寿命为N循环的疲劳强度疲劳极限Sf(R=-1)或S-1第二章应力疲劳基本S-N曲线(R=-1)船舶与海洋工程学院S-N曲线的一般形状及若干特性值第二章应力疲劳基本S-N曲线(R=-1)船舶与海洋工程学院幂函数SmLgS=A+BLgNA=LgC/mlgNB=-1/m双对数lgSS-N曲线的数学表达式指数式emsN=CS=A+BLgNA=LgC/mLgelgNB=-1/mLge单对数S三参数式(S-Sf)m

N=ClgSlgN基本S-N曲线(R=-1)张亚军，S-N疲劳曲线的数学表达式处理方法探讨，理化检验-物理分册，2007年43卷11期，563-565N=C

S=C第二章应力疲劳Nn船舶与海洋工程学院讨论应力比R的影响，实际上是讨论平均应力Sm的影响。R=-1，对称循环时的S-N曲线，是基本S-N曲线R

-1？平均应力的影响(R

-1)证明上式第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院R<-1R=-1R>-1基本S-N曲线在实践中，用喷丸、冷挤压和预应变等方法，在高应力细节处引入压缩残余压应力，是提高疲劳寿命的有效措施。平均应力的影响(R

-1)第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院R=-1

Sm=

0R=1

Sa=

0(1-R)Sm=

(1+R)SaSa可调整静载荷平均应力的影响(R

-1)第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院平均应力的影响(R

-1)根据三角形相似Goodman公式Goodman

formula

present

the

relationship

between

the

R≠-1

with

R=-1.第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院11Goodman

linearGerberparabolicMarin

quadratic/ellipticBagciKececioglu,Chester

and

Dodge平均应力的影响(R

-1)第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院平均应力的影响(R

-1)构件受拉压循环应力作用。已知Smax=800

MPa,Smin=80

MPa。材料的极限强度为Su=1200

MPa。(3)基本S-N曲线可用幂函数式

Sm

N=C

表达，其中例题C=1.536

1025；m=7.314。试估算其疲劳寿命。[注意]S-N曲线主要针对R=-1得到的，对于应力比不等于1的应力循环，当我们计算其疲劳寿命时，需要采用Goodman公式进行转换[解答]步骤1第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院步骤2Goodman

linear

equation平均应力的影响(R

-1)步骤3(次)第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院Example:

A

4340

steel

bar

is

subjected

to

a

fluctuating

axiathat

varies

from

a

maximum

of

330kN

tension

to

a

minimum

of110kN

compression

the

mechanical

properties

of

the

steel

arDetermine

the

bar

diameter

to

give

infinite

fatigue

lifeon

a

safety

factor

of

2.5Cylindrical

cross

section

of

the

bar

=A,

the

variation

ofstress

will

be第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院试估算其疲劳寿命。平均应力的影响(R

-1)第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院平均应力的影响(R

-1)一般而言，构件在应力水平Si下作用ni次循环下的损伤为其中：ni

是在Si作用下的循环次数，由载荷谱给出。Ni

是在Si作用下的循环到破坏的寿命，由S-N曲线确定。第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院Miner线性累计损伤理论若在k个应力水平Si作用下，各经受ni次循环，则可定义其总损伤为破坏准则为这就是最简单、最著名、使用最广的Miner线性累积损伤理论。Miner累计损伤，是与载荷Si的作用先后次序无关的。第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院对于承受变幅疲劳载荷的构件，应用Miner累积损伤理论，可解决下述二类问题，即：1)已知设计寿命期间的应力谱型，确定应力水平。2)已知一典型周期内的应力块谱，估算使用寿命。Miner线性累计损伤理论第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院P第二章应力疲劳nMiner线性累计损伤理论船舶与海洋工程学院二章章应应力力疲疲劳劳Miner线性累计损伤理论第船舶与海洋工程学院S0.8S0.6S0.4S2.5

104/SS2

2/2.52.5

S2/2.5104

0.05104

0.1104/0.64S22.5

104/0.36S2/2.52.5

104/0.16SS2

2/2.5104

0.5104

5.0S2/2.5

104

(0.05+0.1 0.64+

0.5 0.36+

5.0

0S=151(MPa)Miner线性累计损伤理论第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院(2)已知一典型周期内的应力块谱，估算使用寿命。Miner线性累计损伤理论列表计算典型应力块(如一年)内的损伤和假定使用寿命为

个典型周期(年，万公里，起落)年，一般分析步骤第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院线弹性断裂力学第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院第二章应力疲劳船舶与海洋工程学院第二章应力疲劳船舶