第一章 事故分析

1、1長安(chn n)大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院宋緒丁 教授疲勞強(qiáng)度及疲勞試驗(yàn)(shyn)設(shè)計(jì)共五十四頁教學(xué)大綱(jio xu d n)第一章 疲勞與斷裂事故分析與疲勞研究(ynji)第二章 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法第三章 疲勞試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理第四章 金屬疲勞斷裂機(jī)理及斷口分析第五章 工程機(jī)械疲勞設(shè)計(jì)理念共五十四頁第一章疲勞與斷裂(dun li)事故分析及疲勞研究1、 疲勞(plo)與斷裂簡介2、 疲勞斷裂引起重大事故3、靜載破壞引起重大事故4、失穩(wěn)引起重大事故5、施工機(jī)械具體零部件疲勞3第一節(jié) 疲勞與斷裂事故分析共五十四頁41、疲勞(plo)與斷裂簡介機(jī)械零件失效(sh xio)變形失效斷裂失效表面損傷失效過

2、量彈性變形失效過量塑性變形失效脆性斷裂失效塑性斷裂失效環(huán)境介質(zhì)引起的失效（應(yīng)力腐蝕、氫脆斷裂）疲勞斷裂低周疲勞高周疲勞腐蝕疲勞高溫疲勞熱疲勞沖擊斷裂蠕變持久斷裂磨損失效腐蝕失效氧化磨損、粘著磨損腐蝕磨損、磨粒磨損接觸磨損、微動磨損均勻腐蝕、局部腐蝕電化學(xué)腐蝕、空蝕（氣蝕）共五十四頁5 變形失效件體現(xiàn)為：不能承受規(guī)定載荷；不能起到規(guī)定作用； 與其他零件的運(yùn)轉(zhuǎn)(ynzhun)發(fā)生干擾。變形是指在某種程度上減弱了零件規(guī)定(gudng)功能的變形,可以是塑性的或彈塑性的。變形基本類型：尺寸改變或體積改變（長大或縮?。┖托螤罡淖儯ㄈ鐝澢吐N曲）。變形失效共五十四頁彈性變形(bin xng)失效彈性(tn

3、xng)變形的變形量是在彈性范圍內(nèi)變化, 是剛度問題。桿、柱類、軸類零件、靠摩擦力傳動的零件等彈性變形會帶來失效的問題。影響彈性變形主要因素：零件形狀、尺寸，材料的彈性摸量，零件工作 溫度和載荷的大小。塑性變形失效塑性變形是外加應(yīng)力超過零件材料的屈服極限時(shí)發(fā)生明顯的塑性變形。 塑性變形影響因素: 除彈性變形中所論影響因素外, 還有材料缺陷、使用不當(dāng)、 設(shè)計(jì)有誤等，其中特別是熱處理不良更為突出。共五十四頁彈性(tnxng)變形塑性變形斷裂彈性(tnxng)變形：變形可逆；應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)系。塑性變形：變形不可逆。共五十四頁8 變形失效、表面(biomin)損傷失效、斷裂失效是機(jī)械零件和工程構(gòu)件的

4、三種主要失效形式。斷裂突然發(fā)生，往往(wngwng)導(dǎo)致災(zāi)難性事故，所以斷裂破壞更為工程界所重視。共五十四頁99斷裂(dun li)失效脆性斷裂失效(sh xio)塑性斷裂失效環(huán)境介質(zhì)引起的失效（應(yīng)力腐蝕、氫脆斷裂）疲勞斷裂沖擊斷裂蠕變持久斷裂共五十四頁1010脆性斷裂失效(sh xio)構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生(fshng)的斷裂斷裂時(shí)材料幾乎沒有發(fā)生過塑性變形引起構(gòu)件脆斷的重要原因10塑性斷裂失效材料斷裂之前發(fā)生明顯的宏觀塑性的斷裂共五十四頁1111環(huán)境介質(zhì)引起(ynq)的失效氫脆溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應(yīng)力集中，超過鋼的強(qiáng)度極限，在鋼內(nèi)部(nib)形成細(xì)小的裂紋。應(yīng)力腐蝕材料、機(jī)

5、械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。共五十四頁1212沖擊(chngj)斷裂高速負(fù)載(fzi)作用下發(fā)生的力學(xué)現(xiàn)象塑性斷裂脆性斷裂明顯的屈服的現(xiàn)象一種多裂口斷裂，有細(xì)小解理面。脆性材料共五十四頁13 疲勞：特指材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力或交變應(yīng)變作用下發(fā)生損壞和斷裂(dun li)的現(xiàn)象。疲勞斷裂是最常見(chn jin)的破壞形式。各類機(jī)件破壞中80%90%屬于疲勞。疲勞斷裂通常發(fā)生在遠(yuǎn)低于材料靜強(qiáng)度的動應(yīng)力條件下，而且破壞前不發(fā)生明顯塑性變形，難以檢測和預(yù)防，造成的危害大。何為疲勞？疲勞斷裂共五十四頁飛機(jī)、船舶(chunb)、汽車、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、動力機(jī)械、

6、起重運(yùn)輸機(jī)械、石油鉆進(jìn)設(shè)備，以及鐵路橋梁等，其主要零件和結(jié)構(gòu)件，大多在循環(huán)變化的載荷作用下工作，疲勞是其主要的失效形式。因此，疲勞強(qiáng)度對于設(shè)計(jì)各類承受循環(huán)載荷的機(jī)械和結(jié)構(gòu)，成為重要的研究內(nèi)容。14 1839年法國人J.V.彭賽列在巴黎大學(xué)講課時(shí)首先使用“疲勞”這一術(shù)語，用來描述材料在循環(huán)載荷作用下承載能力逐漸耗盡以致最后突然斷裂(dun li)的現(xiàn)象。共五十四頁1954年1月，英國(yn u)彗星（Comet）號噴氣式客機(jī)墜入地中海，原因?yàn)闄C(jī)身在艙門拐角處開裂。產(chǎn)生這種裂紋的原因是由于高空飛行的“彗星”號客機(jī)使用增壓座艙，長時(shí)間飛行頻繁起降使機(jī)體反復(fù)的承受增壓和減壓引發(fā)飛機(jī)鋁制蒙皮的金屬疲勞。

7、15彗星(huxng)號2、 疲勞斷裂引起重大事故共五十四頁1979年，美國(mi u)DE-10型飛機(jī)失事，死亡270人，原因是螺旋槳轉(zhuǎn)軸發(fā)生疲勞破壞。該型號飛機(jī)停飛一年，全面檢修，是設(shè)計(jì)問題。16DE-10型飛機(jī)共五十四頁1981年初，歐洲北海油田“基爾蘭”號平臺倒塌，死亡123人，原因是：橫梁在海浪的交變應(yīng)力(yngl)作用下，橫梁承孔邊裂縫。當(dāng)時(shí)大風(fēng)掀起7米巨浪，10105噸的浮臺沉沒于大海之中。17“基爾蘭”號平臺(pngti)共五十四頁1998年6月3日德國艾須德高速列車ICE出軌并撞上陸橋，101人死亡。事故原因是：長期高速運(yùn)營，列車的一只車輪鋼圈斷裂了。列車?yán)^續(xù)高速行駛，斷裂鋼

8、圈的一頭從車廂底部猛地插進(jìn)車廂中；另一頭又把一段起輔助作用的軌道整個(gè)撬起，導(dǎo)致列車進(jìn)入(jnr)錯(cuò)誤的軌道。18事故現(xiàn)場共五十四頁2002年5月25日臺灣中華航空波音747-200飛機(jī)在臺灣海峽澎湖空域空中解體墜海，機(jī)上225人全部遇難。事故原因是：機(jī)身下部貨倉部位(bwi)金屬疲勞開裂，導(dǎo)致飛機(jī)整體解體。 事故的起因，要追溯到1980年，此時(shí)這架飛機(jī)剛剛投入運(yùn)營，在一次降落過程中，機(jī)身后部擦地，磨損嚴(yán)重，維修過程中，本應(yīng)更換此部位的全部金屬覆蓋件，但維修人員偷懶，只把磨損部位打磨后，又蓋上了一層金屬板，隱患從此就開始。受傷部位在此后22年中不斷老化、開裂延伸，直到2002年5月，飛機(jī)在爬升過

9、程中，受損部位終于堅(jiān)持不住，整個(gè)機(jī)尾斷裂，失去平衡，并在空中解體。19共五十四頁20事故飛機(jī)(fij)殘骸共五十四頁21年月日，位于溫州市的甬臺溫鐵路鹿城段發(fā)生一起移動模架坍塌事故，壓垮附近的間民房。事故造成人死亡，人受傷。原因是：移動模架在作業(yè)移動過程中保險(xiǎn)鋼索突然(trn)斷裂，造成移動模架整體倒塌。 事故現(xiàn)場3、靜載破壞(phui)引起重大事故共五十四頁222009年4月18日哈爾濱市施工現(xiàn)場發(fā)生的塔吊斷裂事故(shg)，原因系該塔吊螺栓斷裂，事故造成1人死亡，4人受傷。事故現(xiàn)場共五十四頁232011年10月10日，華銳風(fēng)電科技(甘肅)有限公司發(fā)生一起吊裝設(shè)備斷裂傾倒事。作業(yè)人員在操作1

10、000噸履帶式起重機(jī)進(jìn)行作業(yè)過程中，該起重機(jī)吊臂根部突然發(fā)生斷裂，致使吊臂側(cè)傾倒地，造成(zo chn)5人死亡，1人受傷。事故現(xiàn)場共五十四頁2001年7月17日,上海市滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司工地(gngd)，由上海電力建設(shè)公司承擔(dān)起吊門式吊機(jī)橫梁（重3100噸）過程中，由于一邊鋼支架的纜風(fēng)繩被松動失去平衡，致使橫梁傾倒，造成39人傷亡。24事故現(xiàn)場4、失穩(wěn)引起(ynq)重大事故共五十四頁252009年4月9日，江蘇省蘇州市一建筑工地發(fā)生塔吊倒塌事故，當(dāng)工人正在塔臂上進(jìn)行塔吊拆卸作業(yè)時(shí)，塔吊發(fā)生失穩(wěn)，塔臂部分的駕駛艙發(fā)生墜落(zhulu)。事故造成4人死亡，2人受傷。事故(shg)塔吊共

11、五十四頁262012年11月4日中鐵22局承建的哈齊客運(yùn)專線與賓州鐵路交會處發(fā)生造橋機(jī)墜落事故，造成1人死亡(swng)、2人受傷目前正在醫(yī)院搶救。原因是架橋機(jī)進(jìn)行跨線橋?qū)Я簩ξ粫r(shí)架橋機(jī)抖動，隨即向架橋方向傾斜脫落。事故(shg)架橋機(jī)共五十四頁27（1）振動(zhndng)壓路機(jī)鋼輪振動(zhndng)傳動軸反復(fù)斷裂原因的分析一臺英格索蘭SD-175D自行式振動壓路機(jī)使用(shyng)1900h就出現(xiàn)激振力明顯下降和跑偏現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)，鋼輪（見圖）內(nèi)的振動傳動軸1已斷裂、花鍵接頭6、7上的花鍵嚴(yán)重磨損。分析后知，左振動軸8與右振動軸5的軸向最大偏差達(dá)10mm，由于兩振動軸不同軸，造成振動軸不

12、能正常運(yùn)行，使其同時(shí)受扭力和剪力的作用，加速軸的疲勞磨損，導(dǎo)致該傳動軸反復(fù)斷裂和加速鍵接頭6、7的磨損，造成擊振力下降和跑偏。5、施工機(jī)械具體零部件疲勞共五十四頁28(2)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)(huzhun)支撐螺栓斷裂分析案例1：湖南省某公司履帶式液壓挖掘機(jī)在施工時(shí)駕駛室與平臺總成回轉(zhuǎn)有異常響聲，轉(zhuǎn)動不靈活，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)(fxin)回轉(zhuǎn)支承與下部行走底處有間隙，個(gè)別螺栓松動，大拆后發(fā)現(xiàn)(fxin)數(shù)根螺栓已斷裂。案例2：山東用戶購買一臺挖掘機(jī)，每天連續(xù)工作18小時(shí)以上，4個(gè)月后出現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承處有螺栓脫出，原因是該機(jī)操作手兩班循環(huán)作業(yè)，從開始交付用戶到出現(xiàn)問題未檢查過螺栓。對該機(jī)進(jìn)行維護(hù)檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)有1個(gè)螺

13、栓已斷裂。螺栓斷裂失效時(shí)由于在螺栓頭部與螺桿過渡處處理方式不當(dāng)、螺栓螺紋根部加工不當(dāng)和不正確的安裝導(dǎo)致螺栓失效斷裂。共五十四頁29(3)液壓挖掘機(jī)支座疲勞(plo)失效分析某型挖掘機(jī)動臂變幅液壓缸支座頻繁發(fā)生失效，工作時(shí)間大多不超過2000h，屬于早期疲勞失效。圖1為支座結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖，斷裂發(fā)生在焊縫處，如圖2所示。斷口（圖3）表面雖然有部分磨損痕跡和銹跡，但仍然清楚表明，支座開裂斷面存在不同程度的焊接缺陷，如熔深不足，焊縫根部組織非常疏松，導(dǎo)致焊縫中存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，易導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。共五十四頁30（4)裝載(zhungzi)機(jī)動臂橫梁的斷裂分析裝載機(jī)因?yàn)樨?fù)載經(jīng)常發(fā)生變化，工作裝置中

14、各構(gòu)件難免發(fā)生破壞，其中破壞最嚴(yán)重的是橫梁。裝載機(jī)橫梁的斷裂部位有三處：一處是動臂與橫梁連接處，是通過焊接連接的；第二處是耳板與橫梁連接處，也是通過焊接連接在一起的；第三處是耳板下方的梯形焊縫，見右圖。該種裝載機(jī)的橫梁的總長度為800mm，但前兩處的焊縫有六道，焊縫比較密集，焊接時(shí)的熱影響區(qū)多，加上焊縫本身存在很多先天不可避免(b k b min)的缺陷，因此這幾處是最容易出現(xiàn)問題的位置。裂紋裂紋共五十四頁31（5）裝載機(jī)分配閥彈簧(tnhung)斷裂失效原因分析某型號裝載機(jī)液壓系統(tǒng)中，分配閥彈簧用于閥芯復(fù)位，失效后會導(dǎo)致閥芯無法回復(fù)中位，分配閥不能正常工作(gngzu)。通過斷口宏觀分析，這

15、些彈簧失效時(shí)服役約900h，失效方式為異常斷裂。斷圖如圖1所示。共五十四頁32分配閥彈簧的主要失效模式有: （1）正扭型扭轉(zhuǎn)疲勞(plo)裂紋；（2）復(fù)合型扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋。圖5為正扭轉(zhuǎn)型疲勞裂紋，斷裂面與縱向夾角為45，可以看到疲勞斷口的3個(gè)明顯的特征區(qū)：裂紋源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)。共五十四頁33下圖為復(fù)合型扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂，此類失效彈簧斷口存在(cnzi)兩種裂紋，第一種裂紋為一次裂紋，源于表面，并沿彈簧鋼絲軸擴(kuò)展。第二種裂紋為二次裂紋，源于一次裂紋根部，因受正應(yīng)力作用，使斷口與彈簧絲軸呈45夾角，可以看到疲勞裂紋的3個(gè)明顯的特征區(qū)：裂紋源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)。共五十四頁34（6）軸承滾子(n z)斷裂失

16、效分析某軸承公司采用(ciyng)G20Cr2Ni4A鋼生產(chǎn)軋鋼設(shè)備大型軸承。在使用過程中一套軸承中150顆滾子有兩顆發(fā)生破裂。圖2（a）、（b）為失效滾子宏觀斷口形貌。從圖2（a）斷口形貌可知，軸承滾子屬于典型的接觸疲勞破壞，斷口在臺階處分布有明顯的貝紋且比較光滑，疲勞源出現(xiàn)在構(gòu)件表面，且處于疲勞弧線的中心點(diǎn)。從圖2（a）中可看出破壞滾子均首先在內(nèi)孔產(chǎn)生疲勞源，見圖A處，然后沿滾子徑向擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展到外表面后又沿軸向快速擴(kuò)展使?jié)L子斷裂。共五十四頁35（7）20CrMo汽車軸承(zhuchng)斷裂失效分析某20CrMo汽車軸承在疲勞檢測試驗(yàn)中未達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)就發(fā)生了斷裂。圖2為其表面斷口(du

17、nku)宏觀形貌，從圖中可以得出表面存在明顯的放射紋路和木頭狀解離形貌。分析知該軸承倒角表面質(zhì)量不佳以及夾雜物過多是導(dǎo)致軸承斷裂的直接原因。共五十四頁36（8）裝載機(jī)車架(ch ji)斷裂發(fā)生(fshng)損壞的部件是ZL50E型裝載機(jī)車架，主要是由250mm x 100mm矩形鋼管焊接而成。車架的開裂對稱分布在近車頭一端的兩側(cè)，基本與管材軸線，裂紋呈“V”字形，上寬下窄，最寬處達(dá)20mm；有相當(dāng)部分的裂紋沿焊縫分布。將裂紋段切割下進(jìn)行近距離觀察，見兩側(cè)裂紋均起始于車架上端的焊接區(qū)，在平面上基本沿焊趾分布，見圖2箭頭。共五十四頁37（9）液壓挖掘機(jī)液壓泵驅(qū)動(q dn)軸斷裂325C液壓挖掘機(jī)

18、在投入使用約2800h，液壓的驅(qū)動軸發(fā)生斷裂(dun li)。在驅(qū)動軸的近齒輪斷面邊緣可見一段呈鋸齒狀的臺階，與扭轉(zhuǎn)疲勞有關(guān)。從另一側(cè)觀察，可見一段裂面邊緣與軸約成45。鋸齒狀的臺階共五十四頁38花鍵斷面上可見起始于花鍵端面的輻射狀條紋，斜向沿圓周推進(jìn)，邊緣處呈細(xì)瓷狀，近內(nèi)側(cè)則有臺階，與多次變載疲勞啟動有關(guān)。沿花鍵段的裂紋(li wn)打開，可見裂紋(li wn)基本沿花鍵槽底線分布，見圖13。由花鍵槽邊緣起始的弧形區(qū)，有明顯的細(xì)幅射條紋在其邊緣起始，見箭頭所指；在細(xì)輻射花樣區(qū)邊緣又有粗輻射條紋再次起始、臺階狀起伏較大，可知該區(qū)在較大應(yīng)力的作用下向內(nèi)、尾推進(jìn)。共五十四頁39（10）減速機(jī)高速齒

19、輪軸斷裂(dun li)失效分析某輸入功率為710kW的減速機(jī)使用中直徑120mm的高速軸發(fā)生早期斷裂。通過對該斷裂軸進(jìn)行分析，得其斷裂方式多為多源疲勞脆性斷裂，其主裂紋萌生于高速軸鍵槽的受力側(cè)（圖1箭頭處），表面硬度低，屈服強(qiáng)度低、無有效的表面強(qiáng)化層是導(dǎo)致(dozh)齒輪軸發(fā)生早期疲勞破壞的主要原因。共五十四頁40（11）盾構(gòu)機(jī)保險(xiǎn)軸的斷裂(dun li)分析在施工過程中，盾構(gòu)機(jī)保險(xiǎn)軸經(jīng)常發(fā)生斷裂事故。觀察圖可知，花鍵保險(xiǎn)軸的斷口位于花鍵中間的圓槽根部(n b)扭轉(zhuǎn)槽。保險(xiǎn)軸扭剪槽斷口的宏觀形貌有明顯的疲勞源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)，從齒間部分和橫截面中環(huán)區(qū)可看到比較清晰的疲勞條紋圖，斷裂面受健齒根

20、部應(yīng)力狀態(tài)周期性分布的影響，疲勞源呈周期性分布。共五十四頁41（12）裝載機(jī)銷軸斷裂(dun li)分析某廠家生產(chǎn)的銷軸在使用過程中多次在同一部位(bwi)發(fā)生斷裂。分析結(jié)果知，銷軸徑向油孔位置具有隨機(jī)性，當(dāng)油孔位于最大彎曲應(yīng)力一側(cè)時(shí)，由于油孔的應(yīng)力集中，導(dǎo)致油孔位置的應(yīng)力過大，在油孔位置萌生疲勞裂紋，故油孔位置不合適是銷軸斷裂的主要原因。共五十四頁42（13）架橋機(jī)移動模架銷軸斷裂(dun li)分析在某大橋的施工過程中，一架橋機(jī)在移動時(shí)發(fā)生墜落事故。事故發(fā)生后發(fā)現(xiàn)架橋機(jī)銷軸斷裂，斷裂發(fā)生在銷軸和底板的焊接處。斷裂銷軸一側(cè)斷口的宏觀形貌如圖所示，可見斷口可以分為(fn wi)三個(gè)區(qū)域，區(qū)為焊

21、縫區(qū)，在斷口上所占比例小，整個(gè)圓周上只有一兩處殘余，其余的焊縫區(qū)域都在該軸的另一側(cè)斷口上。區(qū)的斷口比較細(xì)密，在該軸大部分圓周上均能發(fā)現(xiàn)，寬度約為3mm；區(qū)的面積占整個(gè)斷口的絕大部分，斷面平坦，斷口粗糙有金屬光澤可以明顯看出裂紋快速擴(kuò)展的放射性痕跡。共五十四頁第二節(jié) 疲勞(plo)研究發(fā)展史一、疲勞研究方面19世紀(jì)初，隨著蒸汽機(jī)車和機(jī)動運(yùn)載工具的發(fā)展，以及機(jī)械設(shè)備的廣泛應(yīng)用，運(yùn)動部件的破壞經(jīng)常發(fā)生。破壞經(jīng)常發(fā)生在零構(gòu)件的截面突變處，破壞的名義應(yīng)力不高，低于材料的抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)。1829年德國人Albert W.A.（艾伯特）-用礦山卷揚(yáng)機(jī)焊接鏈條進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，破壞事故才被闡明。 共五十四頁18

22、39年，法國工程師Poncelet J.V.（彭賽列）-首次使用“疲勞”來描述材料在循環(huán)應(yīng)力作用下承載能力逐漸耗盡以至最后突然斷裂的現(xiàn)象。1843年蘇格蘭人Rankine W.J.M（蘭金）-發(fā)表第一篇論文：論文中指出，機(jī)車車輛的破壞時(shí)由于運(yùn)動過程金屬性能逐漸變壞所致，分析了車軸軸肩處尖角有害影響。1842年Hood（胡特）-提出了結(jié)晶理論，認(rèn)為金屬在循環(huán)應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度降低是振動引起的結(jié)晶化所致。后來(huli)證明是錯(cuò)誤的。共五十四頁18471850年，德國人Wohler A.（沃勒）-最先系統(tǒng)試驗(yàn)研究疲勞的學(xué)者。設(shè)計(jì)出第一臺疲勞試驗(yàn)機(jī)，系統(tǒng)論述了疲勞壽命與循環(huán)應(yīng)力的關(guān)系，提出了S-N曲線

23、和疲勞極限的概念，確定了壓力幅是疲勞破壞的主要因素，奠定了金屬(jnsh)疲勞基礎(chǔ)。1874年Gerber W.（格伯）-根據(jù)沃勒的數(shù)據(jù)，研究了平均用力對疲勞的影響，提出了表達(dá)極限壓力幅a和平均應(yīng)力m間關(guān)系的拋物線方程。共五十四頁1899年英國人Goodmen-提出(t ch)了簡化曲線Goodmen圖，至今廣泛使用。Soderberg直線Smith曲線Cepece折線：-1R0 R0 -平均應(yīng)力影響系數(shù) -壓力比R0的平均應(yīng)力系數(shù)共五十四頁1884年Bauschinger J.（包辛格）-發(fā)現(xiàn)了在循環(huán)載荷下彈性極限降低的“循環(huán)軟化”現(xiàn)象，引入了應(yīng)力應(yīng)變遲滯回線的概念。當(dāng)時(shí)未引起人們的重視，到

24、1952年Keuyon（柯楊）在做銅棒試驗(yàn)時(shí)才重新提出(t ch)來，并命名為“包辛格效應(yīng)”。1903年Ewing J.A.（尤因）和Humfery J. C. W.（漢弗萊）-在單晶鋁和退火的瑞典鐵上發(fā)現(xiàn)了循環(huán)應(yīng)力產(chǎn)生的滑移痕跡，推翻了老的結(jié)晶理論。共五十四頁1910年Bairstow（貝爾斯托）-測定了遲滯回線，建立了循環(huán)硬化和循環(huán)軟化(runhu)的概念，并進(jìn)行了程序疲勞試驗(yàn)。1920年Griffith A.A（格里費(fèi)斯）-用玻璃研究脆斷的理論，發(fā)現(xiàn)玻璃的強(qiáng)度取決于微裂紋尺寸， ，此公式是斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)1929年美國人Peterson R.E.（彼得遜）-對尺寸效應(yīng)進(jìn)行一系列試驗(yàn)，并提出

25、了應(yīng)力集中系數(shù)的理論值Kt。共五十四頁19291930年Haigh B. P.（黑格）-發(fā)表了高強(qiáng)度鋼與低碳鋼有不同缺口敏感性的論文，提出了缺口敏感性。1930年美國人Alman J.O.（阿爾曼）-正確解釋了噴丸提高疲勞強(qiáng)度的機(jī)理，在材料表面建立殘余壓應(yīng)力。1937年德國人Neuber H.（諾伯）-在缺口疲勞強(qiáng)度問題中引入了“體素”和“應(yīng)力梯度(t d)”的概念。缺口疲勞強(qiáng)度是缺口根部表面層小體積內(nèi)的平均應(yīng)力，而非缺口根部的峰值應(yīng)力。共五十四頁1940年蘇聯(lián)人：謝聯(lián)先-推導(dǎo)出了常規(guī)疲勞的設(shè)計(jì)計(jì)算公式，根據(jù)S-N曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)無限和有限疲勞壽命。1945年美國人Miner M.A. and P

26、almgren J. V. （邁納-帕姆格倫）提出了線性累積損傷理論，至今仍應(yīng)用。1956年Corten和Dolan提出了非線性損傷理論。在給定應(yīng)力水平作用下所產(chǎn)生的疲勞損傷D,由下式確定(qudng)：式中m-損傷核的數(shù)目，n-應(yīng)力循環(huán)數(shù)；r-損傷系數(shù)；-常數(shù)。 共五十四頁1954年美國航天航空管理局的Manson S.S.Coffin L.F.（曼森科芬）-在低周疲勞方面，提出了塑性應(yīng)變范圍與疲勞壽命的關(guān)系，為低周疲勞奠定了基礎(chǔ)。1957年，Paris P.C.（帕里斯）提出，在循環(huán)載荷作用下，裂紋尖端的應(yīng)力(yngl)強(qiáng)度因子范圍是控制構(gòu)件疲勞裂紋擴(kuò)展速率的基本參量，并于1963年提出了著名的指數(shù)冪定律-Paris公式。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出損傷容限設(shè)計(jì)，把斷裂力學(xué)與疲勞兩門學(xué)科逐漸結(jié)合起來。da/dN=C(K)m共五十四頁1967年Forman G. R.（福爾曼）提出了考慮平均應(yīng)力影響的修正公式-Forman公式?，F(xiàn)在這兩個(gè)公式都廣泛用于零構(gòu)件的疲勞裂紋(li wn)擴(kuò)展壽命估算。二、 疲勞設(shè)計(jì)方面發(fā)展 用概率統(tǒng)計(jì)