本书扼要介绍了疲劳断裂的微观机理，重点论述了材料疲劳失效的宏观规律及其工程应用。主要内容包括宏观力学模型的建立、基本疲劳公式的导出、应变疲劳公式、应力疲劳公式、疲劳裂纹起始寿命公式、疲劳裂纹扩展速率公式、特殊服役环境中的疲劳、疲劳试验数据的统计分析、变幅载荷下的疲劳寿命、典型结构件的寿命预测、疲劳延寿技术和非金属材料的疲劳等。
样章试读
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前言
主要符号对照表
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 疲劳研究的目的 2
1.3 疲劳研究的内容和方法 3
1.4 疲劳研究中应考虑的因素 6
1.5 本书编写的目的与主要内容 9
1.6 结语 11
参考文献 11
第一部分 基本的疲劳公式
第2章 应变疲劳公式 17
2.1 引言 17
2.2 应变疲劳的由来与发展 17
2.3 应变疲劳寿命曲线与表达式 19
2.4 应变疲劳公式 24
2.5 应变疲劳寿命的预测 29
2.6 高温应变疲劳表达式 33
2.7 结语 36
参考文献 36
第3章 循环局部应变范围的近似公式 40
3.1 引言 40
3.2 切口的应力应变分析 40
3.3 局部应变范围的近似计算公式 46
3.4 局部应变范围的通用近似计算公式 51
3.5 超载对局部应变范围的影响 52
3.6 结语 53
参考文献 54
第4章 疲劳裂纹起始寿命公式 57
4.1 引言 57
4.2 疲劳裂纹起始的过程和机理 58
4.3 疲劳裂纹起始寿命 62
4.4 疲劳裂纹起始的力学模型 66
4.5 铝合金的疲劳裂纹起始寿命与门槛值 68
4.6 高强度低合金钢的疲劳裂纹起始寿命 70
4.7 超高强度钢的疲劳裂纹起始寿命 73
4.8 钛合金的疲劳裂纹起始寿命 75
4.9 疲劳裂纹起始抗力系数与门槛值 75
4.10 金属材料疲劳裂纹起始寿命的预测 79
4.11 结语 82
参考文献 83
第5章 应力疲劳寿命公式 88
5.1 引言 88
5.2 应力疲劳寿命公式与疲劳极限的研究 89
5.3 应力疲劳寿命的一般公式 91
5.4 金属材料在交变对称循环载荷下的应力疲劳寿命与表达式 94
5.5 金属材料不同应力比下的应力疲劳寿命与表达式 99
5.6 理论疲劳极限 103
5.7 等寿命图及表达式 108
5.8 疲劳切口敏感度 114
5.9 切口试件的疲劳寿命表达式 116
5.10 复合应力状态下金属材料的疲劳强度 118
5.11 结语 120
参考文献 121
第6章 疲劳裂纹扩展速率公式——疲劳裂纹扩展的力学模型 124
6.1 引言 124
6.2 疲劳裂纹扩展的一般规律 125
6.3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素 126
6.4 疲劳裂纹扩展的机理 129
6.5 疲劳裂纹扩展的力学模型 135
6.6 钢的疲劳裂纹扩展速率 140
6.7 铝合金的疲劳裂纹扩展速率 145
6.8 钛合金疲劳裂纹扩展速率 147
6.9 疲劳裂纹扩展门槛值 149
6.10 金属材料疲劳裂纹扩展速率的预测 153
6.11 描述材料完整疲劳裂纹扩展行为的新公式 155
6.12 关于疲劳短裂纹问题 166
6.13 结语 169
参考文献 169
第7章 热疲劳寿命表达式 174
7.1 引言 174
7.2 模具钢的热寿命表达式 174
7.3 热障涂层的热疲劳寿命表达式 177
7.4 结语 180
参考文献 180
第二部分 特殊服役条件下的疲劳
第8章 金属的低温疲劳 185
8.1 引言 185
8.2 低温下金属材料的拉伸性能与疲劳极限 186
8.3 低温下金属材料的应变疲劳 188
8.4 金属材料的低温疲劳裂纹起始寿命 192
8.5 低温疲劳裂纹起始寿命的预测 196
8.6 低温下金属材料疲劳裂纹扩展的一般规律 199
8.7 低温下铝合金的疲劳裂纹扩展速率 205
8.8 低温下高强度低合金钢的疲劳裂纹扩展速率 207
8.9 低温下金属的疲劳裂纹扩展门槛值 210
8.10 具有面心立方晶格金属的低温疲劳裂纹扩展速率的预测 213
8.11 低碳钢的低温疲劳裂纹扩展速率的预测 215
8.12 低温下疲劳裂纹扩展的韧脆转变 216
8.13 结语 218
参考文献 219
第9章 金属的腐蚀疲劳 222
9.1 引言 222
9.2 气体环境对金属疲劳性能的影响 223
9.3 液体环境对金属疲劳性能的影响 229
9.4 腐蚀环境中金属的应变疲劳寿命 236
9.5 金属材料的腐蚀疲劳裂纹起始寿命 240
9.6 关于腐蚀疲劳裂纹起始抗力系数和门槛值 244
9.7 腐蚀环境中金属的疲劳裂纹扩展一般规律 245
9.8 腐蚀环境中铝合金的疲劳裂纹扩展速率 248
9.9 钛合金的腐蚀疲劳裂纹扩展速率 254
9.10 腐蚀环境中钢的疲劳裂纹扩展速率 255
9.11 结语 257
参考文献 258
第10章 金属在冲击载荷下的疲劳 261
10.1 引言 261
10.2 关于冲击疲劳的研究 261
10.3 试件柔度的计算与试验标定 264
10.4 冲击力的计算与测定 268
10.5 冲击疲劳试验条件下KⅠ的表达式 269
10.6 冲击疲劳载荷下的疲劳裂纹起始寿命 270
10.7 预测冲击疲劳裂纹起始寿命的可能性 273
10.8 冲击疲劳载荷下金属的疲劳裂纹扩展速率 274
10.9 结语 276
参考文献 276
第11章 金属的微动疲劳 278
11.1 引言 278
11.2 微动损伤的特征与机理 278
11.3 微动疲劳的试验方法 281
11.4 影响微动损伤的因素 282
11.5 微动疲劳寿命表达式 286
11.6 微动疲劳损伤的防治 289
11.7 结语 291
参考文献 291
第三部分 疲劳数据的统计分析与带存活率的疲劳寿命曲线表达式
第12章 疲劳试验数据的统计分析方法 295
12.1 引言 295
12.2 疲劳试验数据的分散性 295
12.3 疲劳试验数据的统计分析基础 297
12.4 正态分布 300
12.5 韦布尔分布 306
12.6 绘制安全寿命曲线的作图法 307
12.7 疲劳极限的试验测定 310
12.8 结语 313
参考文献 314
第13章 带存活率的疲劳寿命曲线与疲劳强度的概率分布 315
13.1 引言 315
13.2 绘制带存活率的疲劳寿命曲线的解析法(Ⅰ) 315
13.3 疲劳强度的概率分布 319
13.4 疲劳寿命概率分布对P-S-N曲线和疲劳强度概率分布的影响 320
13.5 绘制带存活率的疲劳寿命曲线的解析法(Ⅱ) 323
13.6 确定带存活率疲劳寿命曲线和疲劳强度概率分布的简化解析法 325
13.7 确定带存活率的疲劳寿命曲线的三种方法的趋同性 329
13.8 关于疲劳裂纹扩展速率的分散性与P-ΔK-da/dN曲线 334
13.9 结语 335
参考文献 336
第四部分 变幅载荷下疲劳寿命估算模型
第14章 疲劳裂纹起始的超载效应 339
14.1 引言 339
14.2 疲劳裂纹起始的超载效应研究的简要回顾 339
14.3 高强度铝合金疲劳裂纹起始的超载效应 344
14.4 超载效应因子 346
14.5 高强度低合金钢疲劳裂纹起始的超载效应 348
14.6 中碳钢疲劳裂纹起始的超载效应 353
14.7 铝合金孔挤压件疲劳裂纹起始的超载效应 354
14.8 结语 355
参考文献 355
第15章 变幅载荷下疲劳寿命及概率分布的预测 358
15.1 引言 358
15.2 寿命预测中应考虑的因素 359
15.3 变幅载荷下铝合金切口件疲劳裂纹起始寿命的预测模型 363
15.4 变幅载荷下低合金高强度钢的切口件疲劳裂纹起始寿命的预测 366
15.5 变幅载荷下中碳钢切口件的疲劳寿命的预测 369
15.6 铝合金孔壁挤压件的寿命预测 372
15.7 变幅载荷下铝合金疲劳裂纹起始寿命概率分布的预测 373
15.8 变幅载荷下高强度低合金钢疲劳寿命概率分布的预测 377
15.9 中碳钢切口件变幅载荷下疲劳寿命概率分布的预测 380
15.10 白铜丝两级载荷下疲劳寿命概率分布的预测 386
15.11 结语 389
参考文献 390
第16章 疲劳寿命预测中的小载荷省略准则 392
16.1 引言 392
16.2 关于疲劳损伤的研究 393
16.3 小载荷省略准则研究的理论基础 394
16.4 高强度低合金钢切口件的小载荷省略准则 395
16.5 中碳钢切口件的小载荷省略准则 396
16.6 中碳钢摩擦焊接头的小载荷省略准则 400
16.7 结语 407
参考文献 407
第17章 变幅载荷下铝合金腐蚀疲劳裂纹起始寿命的预测 410
17.1 引言 410
17.2 铝合金腐蚀疲劳裂纹起始的超载效应 411
17.3 变载下铝合金切口件腐蚀疲劳裂纹起始寿命的预测模型与验证 414
17.4 结语 418
参考文献 418
第五部分 某些典型结构件的疲劳与寿命预测
第18章 焊接件的疲劳寿命预测 423
18.1 引言 423
18.2 关于焊接件的疲劳寿命估算模型 423
18.3 焊接件中的疲劳裂纹起始与扩展 426
18.4 含缺陷的16Mn钢对焊接头的疲劳寿命及预测模型 428
18.5 16Mn钢焊接件的疲劳寿命 432
18.6 焊接件寿命估算应考虑的因素 435
18.7 等幅载荷下焊接件疲劳寿命的估算 437
18.8 机械和工程结构的安全检修周期的预测 441
18.9 变幅载荷下焊接件疲劳寿命的预测 442
18.10 变幅载荷下经锤击的焊接件的疲劳寿命及概率分布的预测 444
18.11 关于典型焊接件的疲劳设计曲线 453
18.12 结语 454
参考文献 455
第19章 扭转疲劳寿命表达式与半轴构件的疲劳寿命预测 459
19.1 引言 459
19.2 扭转疲劳寿命公式 460
19.3 平均扭转应力对扭转疲劳极限和扭转疲劳寿命的影响 462
19.4 带存活率的扭转疲劳寿命表达式 465
19.5 扭转疲劳强度的概率分布 470
19.6 半轴的具有给定存活率的扭转疲劳寿命公式 471
19.7 拖拉机半轴的带存活率的扭转疲劳寿命表达式 473
19.8 变幅载荷下拖拉机半轴的扭转疲劳寿命预测 476
19.9 结语 479
参考文献 479
第20章 老龄桥铆接钢结构件的剩余疲劳寿命预测 481
20.1 引言 481
20.2 老龄桥梁钢板疲劳性能的疲劳试验计划 481
20.3 老龄桥梁钢板的疲劳性能与蜕化 484
20.4 老龄桥梁钢板的疲劳裂纹扩展速率 489
20.5 老龄桥梁钢板带原状铆钉孔试件变幅载荷下的疲劳寿命预测 491
20.6 老龄桥钢梁铆接件模拟件的疲劳寿命与表达式 493
20.7 结语 497
参考文献 498
第六部分 某些非金属材料的疲劳
第21章 陶瓷材料的疲劳 501
21.1 引言 501
21.2 陶瓷材料的疲劳寿命曲线 501
21.3 陶瓷材料疲劳损伤的控制参数 504
21.4 陶瓷材料的带存活率的疲劳寿命曲线和疲劳极限 507
21.5 陶瓷材料的疲劳切口敏感性 511
21.6 陶瓷材料切口件的疲劳寿命曲线 512
21.7 陶瓷材料的循环疲劳裂纹扩展速率 515
21.8 陶瓷材料的静疲劳裂纹扩展速率 519
21.9 陶瓷结构件的抗疲劳设计 521
21.10 结语 522
参考文献 522
第22章 树酯基复合材料的疲劳与寿命预测 525
22.1 引言 525
22.2 短纤维增强的树酯基复合材料的疲劳 526
22.3 变幅载荷下短纤维增强的树酯基复合材料的疲劳寿命预测 528
22.4 结语 531
参考文献 531
第七部分 结构件的延寿技术
第23章 延寿技术 535
23.1 引言 535
23.2 金属材料疲劳性能的评估 535
23.3 提高冶金质量改善金属材料的疲劳性能 539
23.4 提高疲劳极限的途径 545
23.5 延长疲劳裂纹扩展寿命的途径 550
23.6 变幅载荷下金属结构件的延寿技术 557
23.7 结构件的加工和管理 563
23.8 结语 565
参考文献 565
后记 568
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