疲劳分析中的应力-寿命法浅谈 应力-寿命法又称作S-N法。它是最早形成的疲劳设计方法,以材料或零件的S-N曲线为基础,对照试件或结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力,结合疲劳累积损伤理论,校核疲劳强度或计算疲劳寿命。循环应力的类型有完全对称的正弦型恒幅应力循环、波动应力循环、随机载荷等。典型的应力历史如下: 应力-寿命法中的关键就是S-N曲线,下面对S-N曲线进行着重介绍。S-N曲线的数学表达式有幂函数式、指数式和三参数式: a) 幂函数式:Sm·N=C。m与C是与材料、应力比、加载方式等有关的参数。两边取对数可得lg S=A+B lgN,其中A=LgC/m, B=-1/m,可见S-N曲线具有对数线性关系(下图左)。 b) 指数式:em s·N=C。两边取对数后成为S=A+B lg N,是半对数关系(下图右)。 c) 三参式:(S-Sf)m.N=C。考虑疲劳极限Sf,且当S趋近于Sf时,N®¥。 最常用的是幂函数式。高周应力疲劳,适合于N>104-107。 应力-寿命法实例展示: 某材料疲劳极限为90MPa,屈服强度为186MPa。因此,当N0=106时,S0=90MPa,当N=103时,S=186MPa。 则Basquin斜率为 把数值代入上式得b=-0.105,则此材料的局部S-N曲线如下图所示: 进而可得: 把S=150MPa代入上式,N=7860。即当应力为150MPa时,应力循环为7806次。
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