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第1章 概论1

1．1 常用术语1

1．2 疲劳发展史5

1．3 疲劳分类7

1．4 金属疲劳破坏机理8

1．4．1 疲劳裂纹萌生8

1．4．2 疲劳裂纹扩展9

1．4．3 失稳断裂11

1．5 疲劳断口的形貌特征11

1．5．1 宏观形貌特征11

1．5．2 微观形貌特征13

1．6．2 现行的抗疲劳设计方法14

1．6．1 抗疲劳设计准则14

1．6 抗疲劳设计方法14

1．6．3 分析与试验15

1．6．4 展望16

第2章 疲劳极限和疲劳图17

2．1 S-N曲线17

2．1．1 引言17

2．1．2 测定方法18

2．1．3 金属材料的S-N曲线20

2．1．4 理想化的S-N曲线21

2．2 疲劳极限22

2．2．1 引言22

2．2．2 测定方法22

2．2．4 材料疲劳极限与抗拉强度间的关系26

2．2．3 金属材料的疲劳极限数据26

2．2．5 加载方式、横截面形状和方向性影响28

2．3 概率密度函数29

2．4 p-S-N曲线31

2．4．1 引言31

2．4．2 测定方法31

2．4．3 金属材料的p-S-N曲线33

2．5 疲劳极限线图33

2．5．1 Smith图33

2．5．2 Haigh图34

2．6 等寿命图34

3．1 缺口效应35

3．1．1 理论应力集中系数35

第3章 影响疲劳强度的因素35

3．1．2 疲劳缺口系数41

3．2 尺寸效应47

3．3 表面加工方法的影响48

3．3．1 影响机理48

3．3．2 切削用量的影响50

3．3．3 表面加工系数线图50

3．3．4 表面加工对疲劳缺口系数的影响52

3．4 平均应力的影响52

3．4．1 拉伸平均应力的影响53

3．4．2 压缩平均应力的影响54

3．4．3 扭转平均应力的影响54

4．1 概述56

3．5 其它因素的影响56

3．5．1 加载频率的影响56

3．5．3 中间停歇的影响57

3．5．2 应力波形的影响57

第4章 疲劳累积损伤理论58

4．2 线性累积损伤理论58

4．2．1 Miner法则58

4．2．2 相对Miner法则59

4．3 双线性累积损伤理论59

4．4 非线性累积损伤理论60

4．4．1 损伤曲线法60

4．5 各种疲劳累积损伤理论的寿命估算精度对比62

4．6 损伤极限63

4．4．2 Corten-Dolan理论65

第5章 常规疲劳设计65

5．1 无限寿命设计65

5．1．1 单轴应力下的无限寿命设计65

5．1．2 多轴应力下的无限寿命设计70

5．2 有限寿命设计73

5．2．1 单轴应力下的有限寿命设计74

5．2．2 多轴应力下的有限寿命设计80

第6章 随机疲劳81

6．1 概述81

6．2 计数法81

6．3 程序载荷谱编制85

6．4 随机疲劳强度计算86

6．5 随机疲劳试验方法87

第7章 低周疲劳89

7．1 材料的应力-应变响应89

7．1．1 单调应力-应变曲线89

7．1．2 循环应力-应变曲线与迟滞回线90

7．2 应变-寿命曲线91

7．3 低周疲劳寿命估算方法94

7．4 低周疲劳试验方法95

7．5 低周应变疲劳数据95

第8章 局部应力应变法100

8．1 概述100

8．2 疲劳寿命估算方法101

8．2．1 载荷-应变标定曲线法101

8．2．2 修正Neuber法104

8．3 推广应用于高周疲劳106

第9章 损伤容限设计108

9．1 概述108

9．2 线弹性断裂力学108

9．3 疲劳裂纹扩展速率110

9．4 剩余寿命估算112

9．5 断裂控制114

第10章 概率疲劳设计116

10．1 概述116

10．2 应力-强度干涉模型求可靠度116

10．3 无限寿命下的概率疲劳设计122

10．4．1 等幅应力下的概率疲劳设计126

10．4 有限寿命下的概率疲劳设计126

10．4．2 变幅应力下的概率疲劳设计127

10．4．3 疲劳寿命的可靠性估算129

10．5 可靠度的置信水平130

10．6 概率疲劳设计数据130

第11章 环境疲劳136

11．1 腐蚀疲劳136

11．1．1 综述136

11．1．2 分述137

11．1．3 各种影响因素对腐蚀疲劳强度的影响140

11．1．4 腐蚀疲劳设计方法142

11．1．5 腐蚀疲劳试验方法及试验装置143

11．2 低温疲劳144

11．1．6 腐蚀疲劳裂纹扩展144

11．3 高温疲劳145

11．3．1 引言145

11．3．2 金属的高温疲劳性能145

11．3．3 影响金属高温疲劳性能的因素147

11．3．4 高温疲劳寿命估算方法150

11．4 热疲劳152

11．4．1 热应力与热疲劳152

11．4．2 热疲劳寿命估算方法152

11．4．3 热疲劳试验方法154

11．5 微动磨损疲劳154

11．6 接触疲劳156

11．6．2 接触应力157

11．6．1 失效机理157

11．6．3 影响接触疲劳强度的因素159

11．6．4 接触疲劳强度计算方法160

11．6．5 接触疲劳试验方法161

11．7 冲击疲劳161

第12章 典型零部件的抗疲劳设计165

12．1 轴的抗疲劳设计165

12．1．1 轴的受力特点与疲劳破坏部位165

12．1．2 名义应力计算165

12．1．3 疲劳强度校核166

12．2 曲轴的抗疲劳设计167

12．2．1 连杆轴颈的疲劳强度校核167

12．1．4 影响系数和安全系数的确定方法167

12．2．2 主轴颈的疲劳强度校核170

12．2．3 曲柄臂的疲劳强度校核170

12．3 齿轮的抗疲劳设计174

12．3．1 渐开线圆柱齿轮传动174

12．3．2 圆弧齿轮传动181

12．3．3 锥齿轮传动184

12．4 滚动轴承的抗疲劳设计188

12．4．1 引言188

12．4．2 按额定动负荷选择轴承188

12．4．3 按额定静负荷选择轴承190

12．5 弹簧的抗疲劳设计191

12．5．1 螺旋弹簧191

12．4．4 滚动轴承的极限转速191

12．5．2 板弹簧193

12．6 压力容器的抗疲劳设计195

12．6．1 应力分析195

12．6．2 低周疲劳设计198

12．6．3 损伤容限设计203

第13章 联接和接头的疲劳强度210

13．1 轴向受力的螺纹联接210

13．1．1 轴向螺纹联接的载荷和载荷分配210

13．1．2 轴向螺纹联接的抗疲劳设计213

13．1．3 提高轴向螺纹联接疲劳强度的方法215

13．2．1 销钉-凸耳接头218

13．2 销钉-凸耳、螺栓和铆接接头218

13．2．2 螺栓接头221

13．2．3 铆接接头222

13．3 焊接接头225

13．3．1 焊接接头的疲劳断裂性能225

13．3．2 影响焊接接头疲劳强度的因素227

13．3．3 焊接接头的抗疲劳设计方法241

第14章 提高零构件疲劳强度的方法245

14．1 合理选材245

14．2 改进结构和工艺246

14．2．1 改进结构246

14．2．2 改进工艺246

14．3．1 引言248

14．3 表面强化248

14．3．2 表面淬火250

14．3．3 表面化学热处理251

14．3．4 表面冷作252

14．3．5 硬化层厚度对疲劳强度的影响256

14．3．6 表面强化零件的抗疲劳设计方法256

14．4 表面防护257

14．5 合理操作与定期检修258

附录 抗疲劳设计图表259

附录A 材料疲劳极限259

附录B 理论应力集中系数272

附录C 缺口效应301

附录D 尺寸效应315

附录E 表面加工影响321

附录F S-N曲线和p-S-N曲线324

附录G 平均应力影响361

附录H 复合应力下的疲劳强度398

附录I 环境影响400

附录J 表面处理影响431

附录K 低周应变疲劳特性444

附录L 断裂韧度和疲劳裂纹扩展469

附录M 疲劳累积损伤484

附录N 典型零部件的疲劳强度485

附录O 接头的疲劳强度515

附录P 数据处理及概率疲劳设计附表550

附录Q 安全系数557

参考文献560