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第1章 绪论 1

1.1疲劳 1

1.1.1疲劳定义 1

1.1.2疲劳的分类 1

1.2疲劳寿命 2

1.2.1按损伤发展定义的疲劳寿命 2

1.2.2由设计准则定义的疲劳寿命 4

1.2.3从使用角度定义的疲劳寿命 4

1.3疲劳寿命分析发展简史 4

1.4疲劳研究方法 7

1.4.1疲劳研究的三个尺度 7

1.4.2疲劳机制 7

1.4.3经验方法 12

1.4.4断裂力学方法 13

1.4.5讨论 14

1.5确定疲劳寿命的方法 15

第2章 金属材料的疲劳性能 18

2.1金属材料的拉伸特性 18

2.2金属材料的循环应力-应变特性 20

2.2.1循环硬化和循环软化 21

2.2.2循环蠕变和循环松弛 23

2.2.3 Bauschinger效应 23

2.2.4 Masing特性 24

2.2.5稳态循环应力-应变曲线 25

2.2.6记忆特性与可用性系数 27

2.2.7瞬态循环应力-应变曲线 29

2.3金属材料的S-N曲线 32

2.3.1 S-N曲线 32

2.3.2 S-N曲线的拟合 35

2.3.3等寿命曲线 42

2.3.4疲劳极限 44

2.3.5获得疲劳极限的试验方法 52

2.3.6疲劳极限图 53

2.3.7 p-S-N曲线 54

2.4应变-寿命曲线 57

2.4.1△ε-N曲线 58

2.4.2 εeq-N曲线 62

第3章 疲劳载荷谱 65

3.1疲劳载荷谱的种类 66

3.1.1常幅谱 66

3.1.2块谱 66

3.1.3随机谱 67

3.2雨流法 69

3.3机动类飞机的载荷谱 72

3.3.1任务剖面 72

3.3.2载荷谱组成 73

3.4运输类飞机载荷谱 80

3.4.1突风载荷 80

3.4.2机动载荷 80

3.4.3地面载荷 82

3.4.4地-空-地循环 86

3.5试验谱编制 86

3.5.1高载截除 87

3.5.2低载删除 87

3.5.3载荷谱的等效 98

3.5.4飞-续-飞试验谱的编制 99

3.5.5严重谱 101

第4章 影响结构疲劳性能的主要因素 107

4.1应力集中的影响 108

4.1.1平均应力模型 109

4.1.2场强法模型 113

4.1.3断裂力学模型 115

4.1.4小结 117

4.1.5算例 120

4.1.6实例 123

4.2尺寸的影响 128

4.2.1均匀应力场的尺寸系数 128

4.2.2非均匀应力场的尺寸系数 131

4.3表面状态的影响 134

4.3.1表面加工粗糙度 134

4.3.2表层组织结构 137

4.3.3表层应力状态 138

4.4载荷的影响 142

4.4.1载荷类型的影响 142

4.4.2加载频率的影响 142

4.4.3平均应力的影响 145

4.4.4载荷波形的影响 145

4.4.5载荷停歇和持续的影响 146

第5章 疲劳累积损伤理论 148

5.1损伤的定义 148

5.2疲劳累积损伤理论及其分类 148

5.2.1三要素 148

5.2.2分类 149

5.2.3剩余寿命模型 150

5.2.4剩余强度模型 151

5.2.5剩余刚度模型 152

5.2.6小结 153

5.3线性疲劳累积损伤理论 154

5.3.1等损伤线性疲劳累积损伤理论 154

5.3.2等损伤分阶段线性疲劳累积损伤理论 159

5.3.3变损伤线性累积损伤理论 161

5.4非线性疲劳累积损伤理论 163

5.4.1 Carten-Dolan理论 163

5.4.2 Chaboche理论 164

5.5关于疲劳累积损伤理论的讨论 165

5.5.1模型的评估 165

5.5.2模型的试验数据评估 165

5.5.3结论 170

第6章 名义应力法 174

6.1名义应力法基本原理 174

6.1.1名义应力法估算结构疲劳寿命的步骤 174

6.1.2材料性能数据 175

6.1.3名义应力法的种类 177

6.2传统的名义应力法 177

6.2.1名义应力法 177

6.2.2算例 177

6.2.3实例 187

6.3 SSF法 197

6.3.1 SSF法 197

6.3.2等效SSF法 201

6.3.3实例 204

6.4小结与讨论 215

第7章 局部应力应变法 217

7.1局部应力应变法的基本假设 217

7.1.1局部应力应变法估算结构疲劳寿命的步骤 218

7.1.2局部应力应变法的种类 218

7.1.3关于局部应力应变法原理的讨论 219

7.2结构局部应力应变的计算 220

7.2.1 Neuber近似解法 221

7.2.2弹塑性有限元解法 223

7.2.3缺口弹塑性应力应变的Neuber解与有限元解的比较 224

7.3局部应力应变法的稳态法 226

7.3.1算例 227

7.3.2实例 237

7.4局部应力应变法的瞬态法 245

7.5小结 254

第8章 应力应变场强法 255

8.1应力场强法基本原理 255

8.1.1基本原理 255

8.1.2应力场强法基本假设的试验验证 258

8.1.3缺口件疲劳寿命估算方法的讨论 264

8.2应力场强法对有关疲劳现象的解释 267

8.2.1疲劳缺口减缩系数 267

8.2.2不同加载方式下疲劳极限 270

8.2.3多轴比例复合载荷作用下的疲劳极限 273

8.2.4疲劳尺寸系数 275

8.3应力场强法的应用 278

8.3.1算例 279

8.3.2实例 281

8.4小结 284

第9章 多轴疲劳 287

9.1多轴疲劳载荷谱的处理 287

9.1.1常用的多轴疲劳试验件 288

9.1.2应力不变量和应变不变量 289

9.1.3等效应力和等效应变 290

9.1.4试验常用的载荷路径 291

9.1.5多轴疲劳载荷谱的处理 293

9.2多轴循环应力-应变关系 294

9.3多轴疲劳破坏准则 295

9.3.1多轴疲劳破坏准则分类 295

9.3.2等效损伤量 297

9.3.3直接损伤量 302

9.3.4多轴疲劳破坏准则评估 305

9.3.5讨论 306

9.4多轴疲劳累积损伤理论 307

9.4.1疲劳累积损伤理论分类 307

9.4.2多轴线性累积损伤模型 308

9.4.3多轴非线性累积损伤模型 309

9.4.4多轴疲劳累积损伤新模型 310

9.4.5方法评估 311

9.4.6阶梯谱下的多轴疲劳损伤累积研究 314

9.4.7块谱和随机谱下的累积损伤理论研究 322

9.4.8小结 327

9.5缺口件的多轴疲劳寿命分析 328

9.5.1名义应力法 328

9.5.2局部应力应变法 329

9.5.3临界距离法 331

9.5.4应力应变场强法 333

9.5.5小结 333

附录 疲劳寿命数据 334

第10章 振动疲劳 348

10.1振动疲劳的定义 348

10.2振动疲劳寿命分析 348

10.2.1结构振动 348

10.2.2振动疲劳寿命分析方法分类 349

10.3结构振动疲劳试验 350

10.3.1椭圆孔板 350

10.3.2半圆形槽缺口试验件 350

10.3.3 U形槽缺口试验件 353

10.3.4连接件 356

10.4结构振动疲劳寿命估算的时域法 357

10.4.1时域法 357

10.4.2随机过程时域模拟方法 358

10.4.3算例 359

10.5结构振动疲劳寿命分析的频域法 360

10.5.1功率谱密度 360

10.5.2寿命分析基本理论 363

10.5.3频域法疲劳寿命分析流程 364

10.5.4应力幅值的概率密度函数p（S） 364

10.5.5算例分析 366

10.6缺口件的振动疲劳寿命分析 367

10.6.1动力学下的应力集中系数 367

10.6.2局部应力分析法 368

10.6.3名义应力分析法 369

10.7连接件的振动疲劳寿命分析 370

10.7.1动力学下的应力严重系数SSF 370

10.7.2连接件的振动疲劳寿命分析步骤 372

10.7.3算例 372