基于应变的疲劳分析与设计[外文翻译].doc

附件C：译文

基于应变的疲劳分析与设计
1 引言
在前面一章里呈现了基于应力的疲劳寿命预测的零部件设计及分析技术。这种零件的疲劳分析仅适用于存在弹性应力和应变的情况。然而，大多数零件可能存在名义上的周期弹性应力，但是由于零件里存在刻痕，焊接或其他的应力集中，可能会引起局部周期的塑性变形。在这种情况下，在20世纪50年代发展了另一种通过采用局部应变对疲劳特性的控制方法（局部应变—寿命分析方法），而且它被证明能更有效地预测零件的疲劳寿命。
局部应变—寿命分析方法是基于有开裂成核和锯齿状的裂缝的零件的寿命，能用实验室的平滑样件在裂缝的起始位置，用相同周期变形下估计而得。如图1所示。通过这种概念，如果知道被测零件与样件的局部应变和疲劳寿命的关系，我们就可以测量零件在循环载荷下某一点的疲劳寿命。具有代表性的应变—寿命关系是应力与疲劳寿命的曲线，它是通过对轴进行应变控制的寿命测试，测试材料是平滑、抛光后的样件。轴的应变控制寿命测试是被推荐的，因为当材料在集中应变和零件存在V型刻痕时，即便是在周期载荷条件下零件主要变现为弹性，但是仍可能存在周期性的塑性变形。
局部应变—寿命分析方法可以主动性的运用在零件的早期设计阶段。如果在材料的性能许可之下，疲劳寿命估计可以运用在任何真实零件存在之前的各种有可能的几何设计和制造工序中。这可以在早期设计过程中识别和舍弃不满意的设计方案，这样能减少重复设计的次数。可以缩短开发周期，尽快将产品推向市场。局部应变—寿命分析方法在以下情况应该作为首选：经历不规则载荷或随机载荷和某处的平均应力和载荷先后次序的影响被认为是很重要的地方。这种理论同样能提供一个合理的方法去区别高周疲劳寿命和低周疲劳寿命机制，以及包括局部刻痕的塑性变形和平均应力对疲劳寿命的影响。
因为材料的参数仅仅与实验室的样件有关，材料的构成会影响实际零件：比如说表面的粗加工和精加工，残余应力以及材料的特性随淬火和焊接方法的改变，在局部应变—寿命分析方法中都不能被恰当的解释。表面加工的影响可以通过使用测试实验室的相同表面的样件进行消除。但是这些所需的额外的成本和时间可能会减少使用局部应变—寿命分析方法带来的经济效益。