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机械强度与可靠性 西南交通大学电子讲义 第6章 局部应力应变分析法 1 机械强度与可靠性—— 第6章 局部应力应变分析法 6.1 概述  对于应力水平较低，寿命长的情况，用应力-寿命曲线（S- N曲线）描述材料/零件的疲劳特性是恰当的。  许多工程构件，在整个使用寿命期内，所经历的载荷次数并 不多。 例如：压力容器若每天承受两次载荷循环，则在30年的使用期内， 4 载荷的总循环数还不到2.5*10 次。 在寿命较短的情况下，设计应力或应变水平可以高一些，以充分发 挥材料的潜力。这样可能使构件的某些高应力处进入塑性屈服。  众所周知，对于延性较好的材料，屈服后应变的变化大，应 力的变化小，因此用应变作为低周疲劳性能的控制参量比应 力更好。 4  载荷水平高（超过屈服应力）、寿命短（10 ），称之为 应变疲劳或低周应变疲劳。 2  名义应力法以名义应力为基本设计参数  对于低周疲劳，决定疲劳强度和寿命的是应变集中处的最大 局部应变和应力  局部应力应变分析法的出发点 疲劳破坏都是从应变集中部位的最大局部应变处首先起始； 在裂纹萌生以前，都要产生一定的塑性变形；  局部塑性变形是疲劳裂纹萌生和扩展的先决条件；  决定零件疲劳强度和寿命的，是应变集中处的最大局部应变。 因此，只要最大局部应力应变相同，疲劳寿命就相同。因而，应力集 中零件的疲劳寿命，可以认为与局部应力应变值相等的光滑试样的疲 劳寿命相同。  该方法于20世纪60年在低周疲劳基础上发展起来，适用于高 低周疲劳计算。  局部应力应变分析法的优缺点 优点： 应变可以测量，而且被证明是一个与低周疲劳相关的极好的参数。 使用简单。只需知道应变集中处的应力应变和材料应变疲劳试验数据。 可以考虑应力顺序的影响，特别适用于随机载荷下的寿命计算。 易于与计数法结合，利用计算机进行复杂计算。 缺点 主要解决低周循环疲劳问题，不能用于无限寿命计算。对有限寿命的高循 5 6 环段（10 ~10 ），计算结果没有名义应力法好。 该方法目前还不够完善，还不能考虑尺寸因素和表面状况的影响，用于高 周循环的误差较大。 该方法目前仅限于对单个零件进行分析。对于复杂的连接件，由于难以进 行精确的应力应变分析，目前还难以使用该方法。  局部应力应变分析法与名义应力法的比较 项目 名义应力法 局部应力应变法 基本参数 应力（名义应力） 应变（局部应变） 疲劳特性 应力疲劳，高循环疲劳 应变疲劳，低循环疲劳 4 5 5 3 4 5 失效循环范围 高循环(10 ~10 )~5*10 低循环10 ~(10 ~10 ) 估算寿命 估算总寿命 估算裂纹形成寿命 材料循环应力-应变曲线， 基本材料曲线 材料S-N曲线，古德曼图 ε-N曲线