《金属材料疲劳设计手册》

1.1 材料的疲劳强度1

1.1.1 S—N曲线1

(A)S—N曲线1

第1章许用应力1

(B)有限寿命持久极限3

(C)有平均应力的S—N曲线3

(D)ε—N曲线4

(E)S—N曲线的分散性4

(F)P—S—N曲线5

1.1.2 对称循环疲劳极限5

1.1.3 疲劳极限曲线8

1.2 安全系数11

1.2.1 经验安全系数11

(A)疲劳极限的破坏概率13

1.2.2 统计安全系数13

(B)疲劳极限的实验值14

(C)安全系数15

1.2.3 寿命、P—S—N曲线19

1.2.4 失效安全(Fail Safe)24

参考文献28

第2章形状、尺寸30

2.1 形状、尺寸对疲劳强度的影响30

2.2 尺寸效应31

2.2.1 尺寸效应的意义和问题31

2.2.2 光滑试件及缺口试件的尺寸效应34

2.2.3 尺寸效应估算法36

(A)光滑试件36

(A)坯料的压延比、锻造比37

2.2.4 工业尺寸效应37

(B)缺口试件37

(B)表面加工、表面处理38

(C)环境38

(D)试验值的分散性39

2.3 应力集中系数、应变集中系数40

2.3.1 应力集中系数40

2.3.2 应力梯度53

2.3.3 第二主应力的影响55

2.3.4 应变集中系数56

2.4 缺口效应59

2.4.1 有效应力集中系数59

2.4.2 缺口材料的疲劳强度，有效应力集中系数和尺寸效应62

2.4.3 有效应力集中系数的求法64

(B)石桥法65

(A)有效应力集中系数的计算图表65

(C)Siebel公式73

(D)Moore公式73

(E)饭田法75

(F)缺口敏感系数75

2.4.4 双重缺口76

2.4.5 减载槽80

2.5 疲劳裂纹82

2.5.1 非扩展裂纹和疲劳强度82

2.5.2 疲劳裂纹的扩展速度88

2.5.3 裂纹和应力强度因子91

(A)裂纹尖端的应力分布91

(B)应力强度因子的资料94

3.1 加工和残余应力107

参考文献107

第3章加工107

3.2 表面加工113

3.2.1 各种加工方法与材料的拉伸强度114

3.2.2 表面光洁度与表面加工系数115

3.2.3 各种加工116

3.3 塑性加工117

3.4 镀层124

3.4.1 镀铬125

3.4.3 其它镀层127

3.4.2 镀镍128

3.5 表面处理128

3.5.1 经表面处理材料的疲劳极限求解法129

(A)应力集中系数和疲劳极限的关系133

3.5.2 高频淬火、扩散渗碳处理133

(B)含碳理和疲劳极限的关系134

(C)回火温度和疲劳极限的关系135

(D)加热时间的影响136

(E)尺寸效应的影响137

(F)叠加波形、变动载荷的影响138

3.5.3 渗碳淬火140

3.5.4 其它141

参考文献143

第4章组合应力和平均应力147

4.1 交变应力的组合147

4.1.1 弯扭组合147

4.1.2 一般组合应力148

4.1.3 缺口的影响150

4.1.4 相位差151

4.1.5 其它153

4.2 交变应力和静态应力的组合153

4.2.1 同种交变应力和静态应力的组合(平均应力)153

4.2.2 交变应力和异类静态应力的组合156

4.2.3 变形157

4.2.4 缺口的影响157

参考文献159

第5章疲劳变形160

5.1 滞后的疲劳屈服160

5.2 静态屈服点和疲劳屈服点161

5.3 疲劳的鲍辛格效应163

5.4 疲劳变形极限曲线166

5.5 疲劳变形法则170

参考文献172

第6章实际工作载荷173

6.1 前言173

6.2 疲劳寿命计算法174

6.2.1 疲劳曲线公式174

6.2.2 直线损伤法则175

6.2.3 交变变动载荷的疲劳寿命176

6.2.4 直线损伤法则的修正177

(A)Corten—Dolan法177

(B)Freudenthall—Heller法177

(C)河本、中川法178

6.3 平均应力的影响178

6.4 工作应力波的应力频率计算法180

6.4.1 峰值计算法180

(A)平均应力水平的最大峰值计算法180

(C)对应峰值计算法181

(B)检测无效波幅的峰值计算法181

(D)Px法182

6.4.2 波幅计算法182

(A)波幅对计算法183

(B)波幅对平均价值计算法183

(C)全波法184

(D)雨滴流计算法184

6.5 其它寿命估算法185

(A)等价交变次数法185

(B)加速试验法186

(C)能谱法186

参考文献189

7.1 腐蚀疲劳191

第7章腐蚀疲劳191

7.2 腐蚀疲劳强度192

7.2.1 空气中的腐蚀疲劳强度192

7.2.2 油环境中的腐蚀疲劳强度193

7.2.3 中性腐蚀环境中的疲劳强度196

7.2.4 酸性、碱性、腐蚀环境中的疲劳强度199

7.3 应力条件200

7.3.1 速度效应200

7.4 表面处理201

7.3.2 应力种类205

7.3.3 实际工作载荷206

7.5 防腐效果209

9.2.1 寿命212

参考文献212

第8章高温疲劳214

8.1.1 铸铁的高温疲劳强度215

8.1 金属材料的高温疲劳强度215

8.1.2 碳钢的高温疲劳强度216

8.1.3 耐热钢的高温疲劳强度216

8.1.4 耐热合金钢的高温疲劳强度217

8.1.5 轻合金的高温疲劳强度219

8.2 影响高温疲劳的因素221

8.2.1 循环速度效应221

(A)循环速度的影响221

(B)应变保持时间的影响223

8.2.2 蠕变相疲劳的相互作用224

(A)直线损伤法则225

(D)非线性损伤法则226

8.2.3 缺口效应227

8.2.4 气氛231

6.2.5 运转中止233

8.2.6 表面处理233

8.2.7 材料组织236

8.3 应力、温度变化时的高温疲劳238

8.4 有平均应力时的高温疲劳240

8.4.1 疲劳强度240

8.4.2 疲劳变形243

8.5 热疲劳246

8.6 设计标准248

8.7 低温疲劳252

8.7.1 各种材料的低温疲劳强度254

8.7.2 缺口的影响259

8.7.3 材料组织的影响260

参考文献260

第9章塑性疲劳268

9.1 塑性疲劳试验的种类和意义269

9.2 完全对称应变控制的低周疲劳强度与静态拉伸特性的相互关系272

9.2.2 安全交变应变控制疲劳强度表达式274

9.3 应变控制低周疲劳引起的材质变化277

9.4 影响应变控制低周疲劳强度的因素278

9.4.1 应变比或平均应变278

9.4.2 低温281

9.5 应变控制低交变次数范围内的累积破损281

参考文献290

第10章接头292

10.1 螺栓、铆钉292

10.1.1 螺栓连接292

10.1.2 铆钉连接303

10.2.2 配合部倍的应力状态308

10.2.1 配合实例308

10.2 配合308

10.2.3 配合轴的疲劳强度312

10.2.4 影响配合轴疲劳强度的因素313

(A)配合部分形状的影响314

(B)配合面压力的影响320

(C)轴的拉伸强度与轮毂材质的影响321

(D)尺寸效应322

(E)表面处理和润滑的影响323

(F)表面硬化法的影响324

10.2.5 结束语330

10.3 焊接接头和疲劳设计330

10.3.1 焊缝疲劳强度的一般性质330

10.3.2 按局部应力进行疲劳设计331

10.3.3 按公称应力进行疲劳设计334

10.3.4 焊接缺陷的评定336

(A)降低应力集中340

(B)附加残余应力340

10.3.5 改善疲劳强度的措施340

参考文献342

第11章其它346

11.1 滚动疲劳346

11.1.1 表面及表面下的应力分布346

11.1.2 滚动疲劳的疲劳极限与材料性质的关系352

(A)材料的点蚀疲劳极限352

(B)硬度和疲劳极限的关系354

(C)表面层塑性流动和加工硬化的影响356

11.1.3 润滑油的影响356

(A)润滑油粘度的影响356

(A)曲率和形状的影响357

(B)表面光洁度的影响357

(B)给油量的影响357

11.1.4 接触体形状和表面光洁度的影响357

11.1.5 运转条件的影响358

(A)滚动速度的影响358

(B)滑移率的影响359

11.2 压力容器359

11.2.1 喷嘴的内压疲劳强度360

11.2.2 螺旋焊接管以及联接板焊接管的内压疲劳强度364

11.2.3 容器结构的低循环疲劳设计标准366

11.3 旋转圆盘367

11.3.1 塑性疲劳破坏368

11.3.2 累积塑性变形引起的不稳定破坏368

参考文献369