局部应力应变法的推广应用冷却系统

局部应力应变法的推广应用

局部应力应变法的推广应用 2011年12月09日 来源： 1　引言　　局部应力应变法是在缺口应变分析和低周疲劳基础上发展起来的一种疲劳寿命估算方法，因此，它特别适用于低周疲劳。而推广应用于高周疲劳时，由于它没有考虑表面加工和尺寸等因素的影响(这些因素对低周疲劳无影响，而对高周疲劳的影响则是不可忽视的)，就存在一些明显的不足，因此，本文对局部应力应变法应当如何考虑表面加工等因素的影响问题进行了专门研究。　　另外，单轴载荷下的局部应力应变法已经比较成熟，而多轴应力下的局部应力应变法则研究较少，很不成熟。为了能将局部应力应变法成功地应用于多轴疲劳，本文还对多轴应变下的局部应力应变法进行了研究。2　多轴应变下的局部应力应变法 2.1　对称循环　　对于结构钢，可使用单轴载荷下的方法，分别得出第一主应力方向、第二主应力方向和第三主应力方向的局部应变-时间历程和局部应力-时间历程，并对最大主应力用雨流法或有效系数法进行循环计数，判别出一系列封闭的滞回环。再根据每个滞回环的三个主应变范围值，按第四强度理论或第三强度理论进行等效应变范围计算及寿命估算。 2.1.1　按第四强度理论　　等效应变εq的表达式为：　　　　(1)式中：ε1、ε2、ε3——第1、第2和第3主应变；　　　ν——泊松比。　　将上式改写为应变范围的形式，可得：　　　　(2)　　令：　　　　　　　　(3)　　则得：　　　　　　(4)　　再将单轴载荷下的应变-寿命曲线中的Δε用等效应变范围Δεq取代，并与式(3)联立可得：　　　　　(5)　　上式右侧第一项为弹性分量，其ν值等于0.3；而第二项为塑性分量，其ν值等于0.5。这样便可以将第一项的ν值以0.3代入，第二项的ν值以0.5代入。于是，上式可以变为：　　　　　　(6)　　由式(4)可知，Δε′q与ν值无关，因此就可以很方便地利用式(6)进行寿命估算，式(6)便是第四强度理论的多轴疲劳应变-寿命曲线。　　在进行损伤计算时，需要使用Δεqp／Δεqe值，Δεqp为等效塑性应变范围，Δεqe为等效弹性应变范围，它们用下面方法算出：　　对峰谷点分别用下式计算等效应力范围Δσq：　　　　　　(7)　　则：　　　　　　(8)　　对于Δεqp，可以先由式(3)得：Δε′q=(1+ν)Δεq=1.3Δεqe+1.5Δεqp　　从而可得：　　　　　　　(9)　　进行损伤计算的方法和所采用的损伤式均与单轴应力相同，只须在计算时以Δεqe代替Δεe，Δεqp代替Δεp，并以式(6)代替单轴载荷下的应变-寿命曲线。进行累积损伤计算与寿命估算的方法与单轴载荷相同。 2.1.2　按第三强度理论　　这时，等效正应变范围Δεq与等效切应变范围Δrq间存在如下关系：　　　　　　　(10)　　用Δεq代替单轴载荷的应变-寿命曲线中的Δε，并与式(10)联立，并使用与第四强度理论相同的方法可得：

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