疲勞分析流程fatigue樣本

摘要：疲勞破壞是構(gòu)造重要失效形式，疲勞失效研究在構(gòu)造安全分析中扮演著舉足輕重角色。因而構(gòu)造疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命是其強(qiáng)度和可靠性研究重要內(nèi)容之一。機(jī)車車輛構(gòu)造疲勞設(shè)計必要服從一定疲勞機(jī)理,并在系統(tǒng)構(gòu)造可靠性安全設(shè)計中考慮復(fù)合疲勞設(shè)計技術(shù)應(yīng)用。國內(nèi)機(jī)車車輛重要構(gòu)造部件疲勞壽命評估和分析采用復(fù)合疲勞設(shè)計技術(shù)，國外從疲勞壽命理論計算和疲勞實驗兩個方面在疲勞研究和應(yīng)用領(lǐng)域有諸多新發(fā)展理論辦法和技術(shù)手段。無論國內(nèi)國外，一批人幾十年如一日致力于疲勞研究，對疲勞問題研究貢獻(xiàn)頗多。核心詞：疲勞

UIC原則

疲勞載荷

IIW原則

S-N曲線

機(jī)車車輛一、國內(nèi)外軌道車輛疲勞研究現(xiàn)狀6月30日15時，備受關(guān)注京滬高鐵正式開通運(yùn)營。作為新中華人民共和國成立以來一次建設(shè)里程最長、投資最大、原則最高高速鐵路，京滬高鐵貫通“三市四省”，串起京滬“經(jīng)濟(jì)走廊”。京滬高鐵開通，不但乘客可以享有到便捷與實惠，沿線都市也需面對高鐵帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在享有這些待遇同步，專家指出，各省市要想從中分得一杯羹，配套設(shè)施建設(shè)以及機(jī)車車輛安全性絕對不容忽視。依照機(jī)車車輛當(dāng)代設(shè)計辦法，對構(gòu)造在規(guī)定做到盡量輕量化同步，也規(guī)定具備高度可靠性和足夠安全性。這兩者之間經(jīng)常浮現(xiàn)矛盾，因而，如何精確研究其核心構(gòu)造部件在運(yùn)營中使用壽命以及如何進(jìn)行構(gòu)造抗疲勞設(shè)計是構(gòu)造強(qiáng)度壽命預(yù)測領(lǐng)域研究中前沿課題。在隨機(jī)動載作用下構(gòu)造疲勞設(shè)計更是成為當(dāng)前機(jī)車車輛構(gòu)造疲勞設(shè)計研究重點，而如何預(yù)測核心構(gòu)造和部件疲勞壽命又是將來機(jī)車車輛構(gòu)造疲勞設(shè)計重要發(fā)展方向之一。機(jī)車車輛承受外部載荷大某些是隨時間而變化循環(huán)隨機(jī)載荷。在這種隨機(jī)動載荷作用下，機(jī)車車輛許多構(gòu)件都產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)力，引起疲勞損傷，而損傷累積后構(gòu)造破壞形式經(jīng)常是疲勞裂紋萌生和最后構(gòu)造斷裂破壞。隨著國內(nèi)鐵路運(yùn)營速度不斷提高，某些核心構(gòu)造部件，如轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、牽引拉桿等都浮現(xiàn)了某些斷裂事故。因而，機(jī)車車輛構(gòu)造疲勞設(shè)計已經(jīng)逐漸成為機(jī)車車輛新產(chǎn)品開發(fā)前期必要過程之一，而通過有效計算辦法預(yù)測構(gòu)造疲勞壽命是構(gòu)造設(shè)計重要目的。1.1國外早在十九世紀(jì)后期德國工程師Wohler系統(tǒng)闡述了疲勞壽命和循環(huán)應(yīng)力關(guān)系并提出了S-N曲線和疲勞極限概念以來，國內(nèi)外疲勞領(lǐng)域研究已經(jīng)產(chǎn)生了大量新研究辦法和研究成果。構(gòu)造疲勞設(shè)計中重要有兩方面問題：一是用一定材料制成構(gòu)件疲勞壽命曲線；二是構(gòu)造件工作應(yīng)力譜，也就是載荷譜。載荷譜涉及外部載荷及動態(tài)特性對構(gòu)造影響。依照疲勞壽命曲線和工作應(yīng)力譜關(guān)系，有3種設(shè)計概念：靜態(tài)設(shè)計(僅考慮靜強(qiáng)度)；工作應(yīng)力須低于疲勞壽命曲線疲勞耐久限設(shè)計；依照工作強(qiáng)度設(shè)計，即運(yùn)用實際使用條件下載荷譜。實際載荷由于受到車輛等諸多因素影響而有相稱大離散性，它嚴(yán)重地影響了載荷譜最大應(yīng)力幅值、分布函數(shù)及所有循環(huán)數(shù)。為了對疲勞壽命進(jìn)行精確評價，必要懂得設(shè)計譜存在概率，并且考慮實際載荷離散性，才可以擬定構(gòu)造可靠疲勞壽命。20世紀(jì)60年代，世界上第一條高速鐵路建成，自那時起，某些國外高速鐵路發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)一步研究機(jī)車車輛構(gòu)造輕量化帶來核心構(gòu)造部件疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命預(yù)測問題。其中，涉及日本對車軸和焊接構(gòu)架疲勞問題研究；法國和德國采用實驗臺仿真和實際線路相結(jié)合技術(shù)開發(fā)出實驗用機(jī)車車輛疲勞分析辦法；英國和美國對轉(zhuǎn)向架合計損傷疲勞方面研究等等。在這些研究中提出了大量有效疲勞壽命預(yù)測研究辦法。1.2、國內(nèi)1.2.1

國內(nèi)疲勞研究現(xiàn)狀與辦法國內(nèi)鐵路有關(guān)科研院所對構(gòu)造疲勞壽命也展開了大量研究和分析，并且得到了諸多研究壽命預(yù)測辦法有效成果。疲勞壽命估算重要分為裂紋形成階段壽命估算和裂紋擴(kuò)展階段壽命估算兩某些。慣用疲勞壽命計算辦法涉及名義應(yīng)力壽命法、局部應(yīng)變壽命法和裂紋擴(kuò)展計算法。Ⅰ.S—N辦法名義應(yīng)力法,又稱S—N辦法,強(qiáng)調(diào)了長疲勞壽命和耐久性限制,或者是假定疲勞失效不會發(fā)生時安全應(yīng)力。它以材料或零部件疲勞壽命曲線為基本,運(yùn)用名義應(yīng)力或局部應(yīng)力和壽命之間關(guān)系,重要應(yīng)用在線性彈性應(yīng)力分析中。S—N曲線也稱作應(yīng)力循環(huán)曲線,是闡明構(gòu)造疲勞過程重要辦法。這個辦法經(jīng)常被用在變化環(huán)境里,涉及那些幾乎沒有塑性長壽命疲勞問題,以及部件裂紋萌生或裂紋生長等問題。同步,該法重要應(yīng)用在循環(huán)載荷是彈性環(huán)境里,也就是意味著構(gòu)造限制在壽命軸疲勞循環(huán)數(shù)量必要不不大于10000次,這也是為了保證構(gòu)造沒有大塑性發(fā)生。事實上在不大于10000次循環(huán)環(huán)境,要使用S—N方程必要更加小心。普通要使用最后強(qiáng)度或者是真實斷裂應(yīng)力進(jìn)行分析。應(yīng)力法以循環(huán)應(yīng)力作為導(dǎo)致疲勞因素,壽命預(yù)測重要是應(yīng)力—循環(huán)曲線(S—N曲線)。它是由常幅加載實驗獲得,盡管大某些狀況中實際工程構(gòu)造承受多是變幅載荷,但在疲勞壽命估算,依然有一定應(yīng)用價值。如果是變幅載荷,需要做出S—N曲線進(jìn)行修正。變化應(yīng)力時間歷程普通要進(jìn)行計數(shù),用累積頻次分布形式進(jìn)行壽命預(yù)測計算。經(jīng)常使用如下公式表達(dá)整條S—N曲線:(σ-A)m

N=D

或σ=A(1+C/Nα)式中:1/m為S—N曲線負(fù)斜率;A為材料疲勞極限;D為材料常數(shù);α為S—N曲線負(fù)斜率;C為材料常數(shù)。Ⅱ.E—N辦法局部應(yīng)變法(也稱E—N法)以局部應(yīng)變?yōu)榛鶞?zhǔn)，局部應(yīng)變或應(yīng)變壽命法,普通參照裂紋萌生辦法,其關(guān)注僅僅是裂紋萌生;構(gòu)造疲勞壽命，普通是所有壽命(S—N或者名義應(yīng)變),以及裂紋產(chǎn)生或損傷誤差分析之和,關(guān)注是直到構(gòu)造斷裂產(chǎn)生循環(huán)數(shù)。E—N分析法使用循環(huán)應(yīng)力—應(yīng)變建模和Neuber彈塑性修正?？梢赃x取分析參數(shù)范疇,涉及平均應(yīng)力修正模型、置信度參數(shù)、制造細(xì)節(jié)(表面粗糙度)以及材料熱解決。Ⅲ.裂紋擴(kuò)展辦法Paris最早提出裂紋前沿應(yīng)力強(qiáng)度因子范疇ΔK和裂紋擴(kuò)展速率da/dN之間經(jīng)驗關(guān)系是計算疲勞裂紋擴(kuò)展壽命基本[8]。基于斷裂力學(xué)裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測法重要用于較長裂紋損傷容限設(shè)計,近來這種辦法有被拓展到構(gòu)造耐久性分析領(lǐng)域趨勢。運(yùn)用不同技術(shù)這幾種辦法有不同精度。事實上預(yù)測總壽命、裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展3種辦法很少在相似問題上同步使用。這是由于不同設(shè)計理念決定了不同分析辦法。運(yùn)用這3種基本辦法可以分析構(gòu)造點焊、縫焊等各種焊接方式,以及旋轉(zhuǎn)構(gòu)造、振動疲勞、復(fù)合多軸等疲勞壽命預(yù)測問題。1.2.2國內(nèi)近期疲勞研究領(lǐng)域發(fā)展與突破近年來，隨著疲勞理論研究進(jìn)步和計算機(jī)軟硬件技術(shù)迅猛發(fā)展，在發(fā)達(dá)國家鐵路行業(yè)，產(chǎn)品強(qiáng)度設(shè)計由本來重要根據(jù)靜強(qiáng)度指標(biāo)和無限壽命設(shè)計發(fā)展到定量壽命設(shè)計，大大提高了產(chǎn)品使用可靠性，并且減少了產(chǎn)品生產(chǎn)成本。當(dāng)代抗疲勞設(shè)計中使用了“一體化耐久管理”(IDM——IntegratedDurablityManagement)辦法，該辦法涉及虛擬分析和疲勞實驗兩個方面，下面將從這兩個方面分別論述疲勞研究和應(yīng)用新發(fā)展。1、理論分析辦法發(fā)展——虛擬計算所謂“虛擬”計算就是在產(chǎn)品設(shè)計階段，使用軟件建立產(chǎn)品關(guān)于承載構(gòu)件有限元模型，使用軟件在虛擬“新產(chǎn)品構(gòu)件”上施加載荷進(jìn)行壽命計算并可重復(fù)調(diào)節(jié)設(shè)計方案，這種計算所需時間短，費用低，減少了產(chǎn)品開發(fā)周期和成本。由于疲勞理論發(fā)展結(jié)共計算機(jī)技術(shù)進(jìn)步．虛擬計算作為一種分析手段，也有諸多新并且以便實用辦法。重要涉及3個方面，它們分別是用S—N辦法估算全壽命、用局部應(yīng)力—應(yīng)變估算裂紋起始壽命、用Paris公式估算裂紋擴(kuò)展壽命。①使用PSD功率譜密度信號計算構(gòu)件全壽命老式上人們都是使用時域信號進(jìn)行壽命或損傷計算，時域信號普通是應(yīng)力、應(yīng)變或載荷。在時域中可以很以便地表達(dá)周期性信號，若用來完全地描述一種隨機(jī)過程，需要非常長信號記錄，特別是對于有上個節(jié)點有限元模型施加幾十個通道載荷狀況下，使用時域信號計算模型壽命將非常困難，在這種狀況下，疲勞壽命計算可以在頻域里完畢。其重要過程是：一方面對有限元模型進(jìn)行頻響分析，求得載荷與構(gòu)造上應(yīng)力傳遞函數(shù)；然后，將傳遞函數(shù)乘以載荷功率譜密度函數(shù)得到應(yīng)力功率譜密度函數(shù)}最后使用關(guān)于辦法由應(yīng)力功率譜推算構(gòu)造壽命。[9]用應(yīng)力PSD信號計算構(gòu)件壽命辦法有2種：其一是直接使用PSD信號；其二是先依照PSD信號計算出應(yīng)力范疇循環(huán)數(shù)，再用它估算壽命。當(dāng)前，第2種做法使用較為流行。②預(yù)測多軸應(yīng)力狀態(tài)下構(gòu)件起始壽命多數(shù)狀況下，工程構(gòu)件所受載荷是多載荷復(fù)雜組合。這就使得構(gòu)件上某些點所受3個主應(yīng)力處在非比例狀態(tài)．主應(yīng)力方向往往也隨時變化，在這種應(yīng)力條件下疲勞就稱為多軸疲勞。多軸疲勞研究近來也有了新進(jìn)展，發(fā)展了一種新辦法。該辦法不但可以估算多軸應(yīng)力狀況下壽命，還可以以損傷極坐標(biāo)圖形式給出各個臨界面上損傷量。用這一辦法來估算始裂壽命分如下幾步：第一步，在承載構(gòu)件上核心點貼上應(yīng)變花測得3個應(yīng)變輸出，或者在有限元模型上貼虛擬應(yīng)變花，求得3個虛擬應(yīng)變輸出；第二步，依照3個應(yīng)變輸出用Mroz—Garud循環(huán)塑性模型計算該核心點別的應(yīng)力應(yīng)變分量；第三步，依照材料疲勞壽命曲線，用關(guān)于多軸疲勞損傷壽命模型計算壽命。[10]③預(yù)測形狀不規(guī)則裂紋擴(kuò)展壽命近來，有一種計算形狀不規(guī)則裂紋擴(kuò)展壽命新辦法得到了發(fā)展，該辦法是線彈性斷裂力學(xué)理論與有限元辦法結(jié)合。其重要內(nèi)容是一方面對含裂紋構(gòu)件進(jìn)行三維有限元網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格涉及裂紋塊和非裂紋塊，裂紋塊由于包括裂紋需要較細(xì)致劃分，而非裂紋塊可以劃分得較粗某些。裂紋塊和非裂紋塊組合可以使用多點位移約束法，使得兩者位移在其接觸面上保持一致，從而使組合后網(wǎng)格保持變形協(xié)調(diào)。疲勞裂紋擴(kuò)展后新網(wǎng)格生成可以只對裂紋塊進(jìn)行，非裂紋塊阿格保持不變。網(wǎng)格劃分完畢后，應(yīng)用四分之一點位移法或者三維J積分法計算裂紋擴(kuò)展前沿上各個節(jié)點應(yīng)力強(qiáng)度因子，J積分計算辦法有回路法和虛擬節(jié)點位移法。裂紋前沿曲線形狀可以由某些離散點(節(jié)點)來定義，那么，就可以應(yīng)用Paris公式分別求這些節(jié)點上裂紋擴(kuò)展量(也就是這些節(jié)點位移量)Δa，據(jù)此可以擬定新裂紋前沿。該辦法可以模仿裂紋擴(kuò)展過程，跟蹤裂紋形狀發(fā)展變化，大大提高了裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測精度。2、疲勞實驗使用軟件來仿真計算虛擬“新產(chǎn)品”作為抗疲勞設(shè)計一種手段，并不能代替疲勞實驗，虛擬計算目是為了盡量地減少疲勞實驗次數(shù)。新產(chǎn)品疲勞可靠性最后要通過疲勞實驗來檢查，當(dāng)前國內(nèi)對鐵道車輛零部件疲勞實驗，只可以做程序加載疲勞實驗。如TB1959和TB1960所規(guī)定實驗原則，用程序載荷譜加載疲勞實驗普通只可以對產(chǎn)品進(jìn)行合格檢查或產(chǎn)品性能對比，不可以真正用于研究產(chǎn)品壽命。在國外，重要采用隨機(jī)載荷譜加載進(jìn)行疲勞實驗來研究產(chǎn)品壽命這樣就徹底消除了程序載荷譜時高低載荷加載順序和各加載位置載荷相位差對構(gòu)件壽命影響。這種加載辦法可以較為真實地模仿構(gòu)件所承受載荷，使所得實驗壽命可以真實地反映運(yùn)用壽命在各個構(gòu)件之間布置載荷傳感器十分困難，而在構(gòu)件上貼上應(yīng)變片則很以便，因此普通不能直接采集到構(gòu)件隨機(jī)載荷譜，只可以采集到構(gòu)件上某些點應(yīng)變譜。從運(yùn)用當(dāng)中構(gòu)件上采集應(yīng)變譜若直接用于疲勞實驗，雖然實驗壽命最為接近實際運(yùn)用壽命，但實驗時間將與構(gòu)件實際運(yùn)用時間相稱，疲勞實驗就失去了其意義。因此，要對采集應(yīng)變譜進(jìn)行某些編輯解決。合理疲勞編輯應(yīng)當(dāng)滿足2個方面，其一是通過編輯后信號與原始信號對構(gòu)件總損傷基本一致；其二是編輯先后信號所產(chǎn)主損傷分布基本一致。過去，用線性放大載荷信號或者用“等效”常幅載荷信號來加速疲勞實驗做法，不符合上面所提第2個方面疲勞實驗有單通道和多通道之分，疲勞編輯也有所區(qū)別．單通道編輯只編輯響應(yīng)信號(應(yīng)變譜)，多通道編輯需要同步編輯響應(yīng)信號(應(yīng)變譜)和驅(qū)動信號(隨機(jī)載荷譜)。二、CW-200轉(zhuǎn)向架疲勞壽命預(yù)測實例圖1是轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架待評估位置:

圖1CW-200轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架待評估位置2.1

有限元模型圖2是CW-200轉(zhuǎn)向架有限元模型

圖2CW-200轉(zhuǎn)向架有限元模型有限元模型采用平面四節(jié)點單元，單元大小20mm。疲勞實驗載荷涉及垂向載荷與橫向載荷，垂向載荷作用在空氣彈簧座上，橫向載荷作用在橫向減振器座上。2.2

疲勞實驗載荷依照UIC原則：——垂直力（每個側(cè)架）(取α=0.2，β=0.1)靜態(tài)某些：FZS1=FZS2=FZ準(zhǔn)靜態(tài)某些（模仿曲線中滾動）：FZQ1=FZQ2=+-αFZ動態(tài)某些（跳動模仿）：FZD1=FZD2=+-βFZ——橫向力（每個轉(zhuǎn)向架）準(zhǔn)靜態(tài)某些：FYQ=+-0.25*(FZ+0.5*m+*g)動態(tài)某些：FYD=+-0.25*(FZ+0.5*m+*g)其中，F(xiàn)Z=135KN

m+*g=60KN

圖13－UIC原則中垂向動載荷模式

圖14－UIC原則中橫向動載荷模式由于產(chǎn)生疲勞破壞重要為動態(tài)某些力，因此在疲勞評估時忽視靜態(tài)某些和準(zhǔn)靜態(tài)某些對疲勞壽命影響，因此需加疲勞載荷為：垂直力（每個側(cè)架）:ΔFZ=2*(0.2*135)=54KN橫向力（每轉(zhuǎn)向架）：ΔFY=2*[0.25*(135+0.5*60)]=82.5KN在UIC原則中,加載分三個階段，分別以1倍、1.2倍和1.4倍比例關(guān)系逐段強(qiáng)化，每個階段加載循環(huán)次數(shù)分別為6e106、2e106和e106次。

圖15－UIC原則中三段加載模式垂向力動態(tài)某些與橫向力動態(tài)某些作用頻率與相位均相似，因而視其為一種載荷事件。2.3

有限元計算按照《UIC515-4》實驗室疲勞實驗加載規(guī)定，一方面將其靜載到要有限元模中,然后基于動載與靜載比例關(guān)系進(jìn)行應(yīng)力換算，即得動載應(yīng)力△σ（任一點△σ值都可由下圖讀出）。圖3是某些有限元計算成果:

圖3－疲勞載荷作用下應(yīng)力云圖

2.4

S-N曲線選用將待評估點所處構(gòu)造細(xì)部與IIW原則鋼構(gòu)造細(xì)部疲勞強(qiáng)度值表中提供構(gòu)造細(xì)部對比，選取適當(dāng)類型FAT級別。CW-200轉(zhuǎn)向架構(gòu)架各點疲勞強(qiáng)度級別FAT值列入下表：

表1待評估位置FAT級別列表編號123456789101112131415接頭類型管接頭管接頭T型接頭管接頭T型接頭端部接頭管接頭端部接頭對接接頭對接接頭T型接頭非承載T接頭T型接頭管接頭T型接頭FAT5050805080455045717180100805080

依照各點疲勞強(qiáng)度級別FAT值，即可在IIW原則中（表2）查找相應(yīng)S-N曲線參數(shù),即m、C值。表2

IIW原則中各級別S-N曲線參數(shù)（MPa）Palmgren-Miner累積特性抗疲勞-S-N曲線修正值最初斜率m1=3.0，循環(huán)數(shù)5e6時常幅疲勞極限△σl,x二次斜率m2=5.0,在106循環(huán)時截止級別循環(huán)數(shù)N<5e6，m1=3時S-N曲線常數(shù)C常幅疲勞極限循環(huán)數(shù)N>5E6，m2=5時S-N曲線常數(shù)C截止極限25520018016014012511210090807163565045403632282522201816142.27e131.600e131.166e138.192e125.488e123.906e122.810e122.000e121.458e121.012e127.158e115.001e113.512e112.500e111.823e111.280e119.331e106.554e104.390e103.125e102.130e101.600e101.166e108.192e95.488e916614713311810392.182.573.766.358.952.346.441.336.833.229.526.523.620.618.416.214.713.311.810.36.261e173.474e172.052e171.139e175.840e163.313e161.913e161.086e166.411e153.558e151.959e151.078e155.980e143.393e142.004e141.112e146.565e133.643e131.869e131.060e135.596e123.474e122.052e121.139e125.840e1191.180.972.864.856.750.645.340.536.432.428.725.522.720.218.216.214.613.011.310.18.98.17.36.55.7

然后就可以依照邁納爾損傷累積理論計算疲勞壽命，這里為疲勞損傷比之和。疲勞壽命極限；（相應(yīng)i）合計損傷率D=計算成果列表如下：

表3

CW-200焊接構(gòu)架待評估點疲勞損傷比之和標(biāo)號FAT

垂向＋橫向1倍(加載6e6次)1.2倍(加載2e6次)1.4倍(加載2e6次)150應(yīng)力范疇2.533.5S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0250應(yīng)力范疇11.213.4415.68S-N曲線m無C無m無C無m=無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0380應(yīng)力范疇9.911.8813.86S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0450應(yīng)力范疇16.119.3222.54S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0580應(yīng)力范疇41.649.9258.24S-N曲線m=5C=3.558e15m=5C=3.558e15m=5C=3.558e15疲勞壽命2.86e71.15e75.31e6損傷比0.210.1740.377累積損傷比0.761645應(yīng)力范疇18.822.5626.32S-N曲線m=5C=2.004e14m=5C=2.004e14m=5C=2.004e14疲勞壽命8.53e73.43e71.59e7損傷比0.070.0580.126累積損傷比0.254750應(yīng)力范疇3.13.724.34S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命1.58e3無限無限損傷比000累積損傷比0845應(yīng)力范疇6.67.929.24S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0971應(yīng)力范疇7.38.7610.22S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01071應(yīng)力范疇11.013.215.4S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01180應(yīng)力范疇26.531.837.1S-N曲線m無C無m無C無m=5C=3.558e15疲勞壽命無限無限5.06e7損傷比000.04累積損傷比0.0412100應(yīng)力范疇37.244.6452.08S-N曲線m無C無m=5C=1.086e16m=5C=1.086e16疲勞壽命無限6.13e72.83e7損傷比00.0330.071累積損傷比0.1041380應(yīng)力范疇7.278.72410.178S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01450應(yīng)力范疇8.279.92411.578S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01580應(yīng)力范疇4.205.045.88S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0

二、依照這一點接頭形式，查出相應(yīng)S-N曲線，辦法：1.UIC原則-------FAT值-----（判斷△σ和常幅疲勞極限、截止極限大小關(guān)系）-----m、c值----(由公式)----------疲勞壽命極限值N;2.同步△σ（疲勞載荷引起應(yīng)力范疇）相應(yīng)一種循環(huán)次數(shù)n；3.最后求得損傷比4.將疲勞載荷逐漸加強(qiáng)到1.2倍和1.4倍，重復(fù)以上過程，又會得到兩個損傷比；5.將三個損傷比相加，得到合計損傷比，并判斷與否不大于1（合格）

一、對于其他每一點重復(fù)以上過程，完畢對每一評估點合格與否檢查

編號123456789101112131415接頭類型管接頭管接頭T型接頭管接頭T型接頭端部接頭管接頭端部接頭對接接頭對接接頭T型接頭非承載T接頭T型接頭管接頭T型接頭FAT5050805080455045717180100805080

Palmgren-Miner累積特性抗疲勞-S-N曲線修正值最初斜率m1=3.0，循環(huán)數(shù)5e6時常幅疲勞極限△σl,x二次斜率m2=5.0,在106循環(huán)時截止級別循環(huán)數(shù)N<5e6，m1=3時S-N曲線常數(shù)C常幅疲勞極限循環(huán)數(shù)N>5E6，m2=5時S-N曲線常數(shù)C截止極限25520018016014012511210090807163565045403632282522201816142.27e131.600e131.166e138.192e125.488e123.906e122.810e122.000e121.458e121.012e127.158e115.001e113.512e112.500e111.823e111.280e119.331e106.554e104.390e103.125e102.130e101.600e101.166e108.192e95.488e916614713311810392.182.573.766.358.952.346.441.336.833.229.526.523.620.618.416.214.713.311.810.36.261e173.474e172.052e171.139e175.840e163.313e161.913e161.086e166.411e153.558e151.959e151.078e155.980e143.393e142.004e141.112e146.565e133.643e131.869e131.060e135.596e123.474e122.052e121.139e125.840e1191.180.972.864.856.750.645.340.536.432.428.725.522.720.218.216.214.613.011.310.18.98.17.36.55.7

標(biāo)號FAT

垂向＋橫向1倍(加載6e6次)1.2倍(加載2e6次)1.4倍(加載2e6次)150應(yīng)力范疇2.533.5S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0250應(yīng)力范疇11.213.4415.68S-N曲線m無C無m無C無m=無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0380應(yīng)力范疇9.911.8813.86S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0450應(yīng)力范疇16.119.3222.54S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0580應(yīng)力范疇41.649.9258.24S-N曲線m=5C=3.558e15m=5C=3.558e15m=5C=3.558e15疲勞壽命2.86e71.15e75.31e6損傷比0.210.1740.377累積損傷比0.761645應(yīng)力范疇18.822.5626.32S-N曲線m=5C=2.004e14m=5C=2.004e14m=5C=2.004e14疲勞壽命8.53e73.43e71.59e7損傷比0.070.0580.126累積損傷比0.254750應(yīng)力范疇3.13.724.34S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命1.58e3無限無限損傷比000累積損傷比0845應(yīng)力范疇6.67.929.24S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0971應(yīng)力范疇7.38.7610.22S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01071應(yīng)力范疇11.013.215.4S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01180應(yīng)力范疇26.531.837.1S-N曲線m無C無m無C無m=5C=3.558e15疲勞壽命無限無限5.06e7損傷比000.04累積損傷比0.0412100應(yīng)力范疇37.244.6452.08S-N曲線m無C無m=5C=1.086e16m=5C=1.086e16疲勞壽命無限6.13e72.83e7損傷比00.0330.071累積損傷比0.1041380應(yīng)力范疇7.278.72410.178S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01450應(yīng)力范疇8.279.92411.578S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比01580應(yīng)力范疇4.205.045.88S-N曲線m無C無m無C無m無C無疲勞壽命無限無限無限損傷比000累積損傷比0當(dāng)前，提速/重載在迎合社會需求同步，隨之也浮現(xiàn)了某些值得關(guān)注問題，其中，機(jī)車車輛許多構(gòu)件，特別是焊接轉(zhuǎn)向架，服役不久頻繁發(fā)生疲勞斷裂，并導(dǎo)致了重大經(jīng)濟(jì)損失?？陀^上，由于提速/重載，機(jī)車車輛動負(fù)荷加劇，然而，這但是是問題外因，而內(nèi)因則是咱們對這些機(jī)車車輛裝備沒有注入與提速/重載相匹配且有相稱儲備抗疲勞能力。許多疲勞斷裂案例分析表白：在設(shè)計階段，咱們?nèi)酝Ａ粼诶鲜届o強(qiáng)度設(shè)計層次上，對焊接轉(zhuǎn)向架特別缺少抗疲勞設(shè)計理念，缺少相應(yīng)技術(shù)，缺少必要基本數(shù)據(jù)。因而，許多疲勞斷裂隱患始于設(shè)計階段。事實上，自從人們認(rèn)定“防止疲勞斷裂”是一種公認(rèn)難題以來，一種普遍被接受現(xiàn)實是：由于疲勞斷裂問題難于從理論上建模，