疲劳寿命预测方法的研究现状与发展_袁熙.pdfVIP

专题综述 疲劳寿命预测方法的研究现状与发展 !#$%’ ()$)*# $+, -./012+) 03 40%$#) 5)’0, 03 4$)67* 863 南京航空航天大学能源与动力学院 袁 熙 李舜酩 ［摘要］ 综述了疲劳累积损伤理论、疲劳裂纹形 方法，发展了 “损伤容限设计”，并成为 世纪疲劳强 D; 成寿命预测方法和疲劳裂纹扩展寿命的分析方法，分 度设计的发展方向。?GE 年 J)K%$3%0 提出损伤因子 别对常用的理论和方法进行了介绍，指出了不同理论 的概念， 年 等人提出损伤力学。损伤力学 ?BB L)35%3 和方法的优缺点，并对它们的发展趋势作了展望。 主要研究宏观可见缺陷或裂纹出现之前的力学过程， 关键词：疲劳寿命 疲劳裂纹 寿命预测 即裂纹萌生过程，通过定义损伤变量研究损伤演化规 ［ ］ 律来预测疲劳寿命。在几十年时间里，从连续损伤力 9:(;!9; !# $#%’ %( ()$*+,# -,.,/)$*0# 1).)+#， 学到微观损伤力学以及基于微观的唯象损伤理论 （宏 2#1*-$*%3 .#$%1 (% /*(# %( ()$*+,# -)-4 (%.)$*%3 )31 )3)/’5*5 .#$%1 (% /*(# %( ()$*+,# -)-4 #62)31*3+ )# 微观结合理论），损伤力学获得了重要发展，作为断裂 5,..)*7#18 !# -%..%3 $#%*#5 )31 .#$%15 )# *3$%9 疲劳破坏的补充和拓展，损伤力学有望成为工程结构 1,-#1，#52#-$*0#/’ 8 !# )10)3$)+#5 )31 1*5)10)3$)+#5 %( 疲劳破坏与寿命预测研究的重要的力学分析手段，并 1*((##3$ $#%*#5 )31 .#$%15 )# 2%*3$#1 %,$ 8 !# 1#0#/%29 与断裂力学结合在一起构成破坏力学或疲劳破坏理论 ［］ .#3$ $#315 %( $#. )# 2%52#-$#1 8 的主要内容? 。 ： =?0%,# 4$)67* /63 4$)67* %$@ 863 1%A 按上述理论，疲劳寿命由裂纹形成寿命和扩展寿 ,6)60+ 命组成，很多工作都是将这两部分分开考虑。因此能 否正确估计疲劳裂纹形成寿命和扩展寿命就成为疲劳 据统计，机械零件破坏的:; = ; 为疲劳破 寿命预测的关键。本文对这两方面的寿命预测方法进 ［］ ? 坏 ，特别是随着机械零件向大型、复杂化和高温、高 行了总结，并对今后预测方法的发展作了一些设想。 速使用环境的方向发展，随机因素增加，疲劳破坏更是 B 疲劳累积损伤理论 层出不穷，因此关于疲劳破坏问题的研究得到了极大 的关注，其中重点为疲劳寿命的预测。 疲劳破坏是一个累积损伤的过程。对于等幅交变 疲劳寿命的定义为发生疲劳破坏时的载荷循环次 应力，可用材料的! # 曲线来表示在不同应力水平 数，或从开始受载到发生断裂所经过的时间。 下达到破坏所需要的循环次数。于