疲勞試驗測試分析理論與實踐

疲勞試驗測試分析理論與實踐

《疲勞試驗測試分析理論與實踐》概括了零部件載荷測量和數據採集、疲勞特性確定疲勞分析和加速壽命試驗準則制訂等方面的實用技術,重點強調可靠性驗證的試驗規程編制。

基本介紹

  • 書名:疲勞試驗測試分析理論與實踐
  • 作者:(美)李永利
  • ISBN:9787118073287
  • 類別:圖書 > 工程 > 機械工程
  • 頁數:313
  • 出版時間:2011-04-01
基本信息,適用讀者,作者簡介,目錄,

基本信息

作 者:(美)李永利 等 著 張然怡 譯出 版 社:國防工業出版社ISBN:9787118073287出版時間:2011-04-01版 次:1頁 數:313裝 幀:平裝開 本:16開所屬分類:圖書 > 工程 > 機械工程

適用讀者

該書內容源自作者長期在汽車工程設計領域的教學理論和工程經驗,並大量採用實例進行圖示說明。該書可供從事機械設計、試驗和相關專業的研究人員參考,亦可作為高等院校教學參考書。

作者簡介

李永利(Yung-Li Lee) 博士是戴姆勒·克萊斯勒公司應力實驗室和耐久性開發部的高級技術人員,從事多軸疲勞、塑性理論、汽車零件耐久性試驗、點焊疲勞和機率疲勞與斷裂設計研究工作。他還是密西根州羅徹斯特市奧克蘭大學機械工程系的兼職教授。

目錄

第一章 感測器和數據採集………………………………………………………… 1
1. 1 引言………………………………………………………………………… 1
1. 2 應變片的基本原理………………………………………………………… 1
1. 2. 1 應變片的阻抗和激勵電壓…………………………………………… 3
1. 2. 2 應變片長度…………………………………………………………… 4
1. 2. 3 應變片材料…………………………………………………………… 4
1. 2. 4 應變片的布置………………………………………………………… 5
1. 3 惠斯通電橋簡介…………………………………………………………… 7
1. 3. 1 平衡電橋……………………………………………………………… 8
1. 3. 2 恆流惠斯通電橋……………………………………………………… 9
1. 3. 3 恆壓惠斯通電橋……………………………………………………… 11
1. 4 恆壓應變片電橋輸出……………………………………………………… 12
1. 5 應變片和引線補償………………………………………………………… 14
1. 5. 1 雙引線布置…………………………………………………………… 14
1. 5. 2 三引線布置…………………………………………………………… 15
1. 5. 3 引線信號衰減………………………………………………………… 15
1. 5. 4 補償應變片…………………………………………………………… 16
1. 6 應變片電橋標定…………………………………………………………… 16
1. 7 應變片感測器的布置……………………………………………………… 17
1. 7. 1 彎曲懸臂樑…………………………………………………………… 17
1. 7. 2 帶軸向載荷補償的彎曲懸臂樑……………………………………… 18
1. 7. 3 帶彎曲補償的拉壓載荷感測器……………………………………… 19
1. 7. 4 剪下力載荷感測器…………………………………………………… 19
1. 7. 5 扭轉感測器…………………………………………………………… 19
1. 7. 6 商用S 型載荷感測器………………………………………………… 20
1. 8 矩陣基載荷感測器設計…………………………………………………… 20
1. 8. 1 靈敏度係數矩陣……………………………………………………… 21
1. 8. 2 矩陣方法潛在的誤差源……………………………………………… 22
1. 9 感測器(應變片)的放置和研究區域的識別…………………………… 22
1. 9. 1 脆性塗層方法………………………………………………………… 23
1. 9. 2 光彈應力塗層………………………………………………………… 23
1. 9. 3 光學應力測量方法…………………………………………………… 23
1. 10 溫度測量介紹…………………………………………………………… 25
1. 10. 1 熱電偶特性………………………………………………………… 25
1. 10. 2 熱敏電阻…………………………………………………………… 27
1. 10. 3 電阻溫度計和電阻式溫度檢測器………………………………… 27
1. 10. 4 輻射測量法………………………………………………………… 27
1. 10. 5 光學高溫計………………………………………………………… 28
1. 10. 6 態變溫度測量法…………………………………………………… 28
1. 11 通用測量系統…………………………………………………………… 29
1. 11. 1 元器件用途………………………………………………………… 29
1. 11. 2 源載荷……………………………………………………………… 30
1. 11. 3 在調節級濾除無用信號…………………………………………… 30
1. 12 數據採集………………………………………………………………… 32
1. 12. 1 信號調節模組……………………………………………………… 33
1. 12. 2 模/數轉換…………………………………………………………… 33
1. 12. 3 採樣頻率…………………………………………………………… 34
1. 12. 4 混疊誤差…………………………………………………………… 34
1. 12. 5 採樣率確定………………………………………………………… 37
1. 12. 6 頻域分析…………………………………………………………… 37
1. 13 數據校驗………………………………………………………………… 37
1. 13. 1 統計決策…………………………………………………………… 38
1. 13. 2 試驗數據校驗……………………………………………………… 38
1. 14 轉軸的數據傳輸………………………………………………………… 41
1. 14. 1 滑環總成…………………………………………………………… 41
1. 14. 2 遙感測量系統……………………………………………………… 42
1. 15 虛擬儀器系統及其層次結構…………………………………………… 42
參考文獻………………………………………………………………………… 43
第二章 疲勞損傷理論…………………………………………………………… 44
2. 1 引言………………………………………………………………………… 44
2. 2 疲勞損傷機理……………………………………………………………… 44
2. 3 累積損傷模型———損傷曲線法…………………………………………… 46
2. 4 線性損傷模型……………………………………………………………… 51
2. 5 曼森和哈爾福德提出的雙線性損傷準則………………………………… 53
2. 6 結論………………………………………………………………………… 59
參考文獻………………………………………………………………………… 59
第三章 循環計數法……………………………………………………………… 61
3. 1 引言………………………………………………………………………… 61
3. 2 單參數循環計數法………………………………………………………… 62
3. 2. 1 幅度穿越循環計數…………………………………………………… 62
3. 2. 2 波峰-波谷循環計數………………………………………………… 63
3. 2. 3 區間計數……………………………………………………………… 64
3. 3 二參數循環計數法………………………………………………………… 65
3. 3. 1 三點循環計數方法…………………………………………………… 65
3. 3. 2 四點循環計數法……………………………………………………… 70
3. 4 載荷-時間歷程的再造…………………………………………………… 73
參考文獻………………………………………………………………………… 75
第四章 基於應力的疲勞分析和設計…………………………………………… 76
4. 1 引言………………………………………………………………………… 76
4. 2 應力-壽命(S - N)和疲勞極限試驗…………………………………… 79
4. 2. 1 有限壽命區域中疲勞數據的分析…………………………………… 81
4. 2. 2 有限壽命區域中的設計S - N 曲線………………………………… 84
4. 2. 3 疲勞強度試驗………………………………………………………… 89
4. 3 基於極限拉伸強度估算零件S - N 曲線………………………………… 96
4. 3. 1 方法學………………………………………………………………… 98
4. 3. 2 鋼的極限拉伸強度估算……………………………………………… 98
4. 3. 3 103 次循環時疲勞強度的估算……………………………………… 99
4. 3. 4 疲勞極限估算………………………………………………………… 99
4. 4 切口效應………………………………………………………………… 107
4. 4. 1 切口對疲勞極限的影響…………………………………………… 108
4. 4. 2 切口對中、低疲勞壽命的影響……………………………………… 113
4. 4. 3 切口零件疲勞壽命的評估………………………………………… 114
4. 5 平均應力效應…………………………………………………………… 117
4. 6 組合比例載荷…………………………………………………………… 132
附錄 可靠性係數CSe
的推導………………………………………………… 137
參考文獻………………………………………………………………………… 138
第五章 基於應變的疲勞分析和設計…………………………………………… 142
5. 1 引言……………………………………………………………………… 142
5. 2 試驗測試項目…………………………………………………………… 143
5. 2. 1 試樣製作…………………………………………………………… 143
5. 2. 2 試驗設備…………………………………………………………… 144
5. 2. 3 試驗方法和程式…………………………………………………… 144
5. 3 材料的單向和循環應力-應變特性分析……………………………… 146
5. 3. 1 單向力學特性……………………………………………………… 146
5. 3. 2 循環材料特性……………………………………………………… 148
5. 4 平均應力修正法………………………………………………………… 164
5. 4. 1 莫洛平均應力修正法……………………………………………… 164
5. 4. 2 史密斯-沃森-騰普(SWT)模型………………………………… 165
5. 5 循環和疲勞特性的估計………………………………………………… 171
5. 6 切口分析………………………………………………………………… 173
5. 6. 1 名義彈性特性……………………………………………………… 176
5. 6. 2 有效截面的名義總屈服應力……………………………………… 178
參考文獻………………………………………………………………………… 184
第六章 斷裂力學和疲勞裂紋擴展……………………………………………… 187
6. 1 引言……………………………………………………………………… 187
6. 2 基於線彈性的應力集中………………………………………………… 187
6. 2. 1 橢圓孔……………………………………………………………… 187
6. 2. 2 圓孔………………………………………………………………… 188
6. 2. 3 橢圓孔的極限情況………………………………………………… 189
6. 3 格里菲斯的脆性材料斷裂理論………………………………………… 189
6. 4 基於線彈性斷裂力學(LEFM)的斷裂參數…………………………… 190
6. 4. 1 三種基本載入方式………………………………………………… 190
6. 4. 2 線彈性材料的裂紋尖端漸近場…………………………………… 191
6. 4. 3 簡單幾何形狀和載入條件下應力強度因子
的解法……………………………………………………………… 193
6. 4. 4 線彈性材料的非奇異裂紋尖端漸
近場………………………………………………………………… 197
6. 4. 5 圓形和橢圓形裂紋………………………………………………… 198
6. 5 線彈性斷裂力學(LEFM)塑性區域的尺寸和要求…………………… 201
6. 5. 1 Ⅰ型裂紋前端塑性區域尺寸的估算……………………………… 201
6. 5. 2 在Ⅰ型載入條件下,塑性區域尺寸和
形狀的估算………………………………………………………… 203
6. 5. 3 線彈性斷裂力學的必要條件……………………………………… 205
6. 5. 4 斷裂韌度試驗……………………………………………………… 206
6. 5. 5 單調載入和循環載入條件下的塑性區…………………………… 207
6. 5. 6 位移控制條件下的能量釋放率…………………………………… 208
6. 6 基於線彈性斷裂力學的疲勞裂紋擴展………………………………… 210
6. 6. 1 剩餘壽命…………………………………………………………… 210
6. 6. 2 裂紋擴展特性……………………………………………………… 210
6. 6. 3 沃克方程…………………………………………………………… 212
6. 6. 4 福爾曼方程………………………………………………………… 213
6. 6. 5 壽命估算…………………………………………………………… 214
參考文獻………………………………………………………………………… 218
第七章 點焊的疲勞……………………………………………………………… 221
7. 1 引言……………………………………………………………………… 221
7. 2 電阻點焊………………………………………………………………… 221
7. 3 樣本試驗………………………………………………………………… 223
7. 4 疲勞壽命計算技術……………………………………………………… 224
7. 4. 1 基本載荷-壽命分析……………………………………………… 225
7. 4. 2 結構應力法………………………………………………………… 226
7. 4. 3 應力強度方法……………………………………………………… 233
參考文獻………………………………………………………………………… 238
第八章 加速疲勞試驗準則的制定……………………………………………… 240
8. 1 引言……………………………………………………………………… 240
8. 2 測功機試驗的發展過程………………………………………………… 241
8. 2. 1 迴轉力矩分布圖…………………………………………………… 242
8. 2. 2 RMH 循環外推法…………………………………………………… 244
8. 2. 3 RMH 分位數外推法………………………………………………… 244
8. 2. 4 損傷分析…………………………………………………………… 245
8. 2. 5 測功機試驗規程的制定…………………………………………… 246
8. 3 機械零件壽命試驗系統的開發………………………………………… 250
8. 3. 1 雨流循環外推法…………………………………………………… 250
8. 3. 2 雨流循環分位數外推法…………………………………………… 255
8. 3. 3 塊載荷循環試驗的開發…………………………………………… 256
參考文獻………………………………………………………………………… 258
第九章 可靠性試驗驗證………………………………………………………… 259
9. 1 簡介……………………………………………………………………… 259
9. 2 二項檢驗法……………………………………………………………… 260
9. 3 有限總體的二項檢驗法………………………………………………… 261
9. 4 威布爾分析法(試驗至失效) …………………………………………… 263
9. 5 延長試驗法……………………………………………………………… 265
9. 6 幾乎沒有失效的可靠性數據威布爾分析……………………………… 266
9. 7 有偏抽樣法……………………………………………………………… 267
9. 8 貝葉斯分析法…………………………………………………………… 269
9. 9 步進應力加速壽命試驗法……………………………………………… 271
9. 9. 1 步進應力加速試驗(SSAT)模型…………………………………… 271
9. 9. 2 a、β 和γ 的估計…………………………………………………… 272
9. 10 比較試驗解析法………………………………………………………… 274
9. 11 可維修系統的可靠性預測……………………………………………… 275
附錄……………………………………………………………………………… 278
參考文獻………………………………………………………………………… 287
第十章 頻域疲勞分析…………………………………………………………… 288
10. 1 引言……………………………………………………………………… 288
10. 2 隨機時間樣本…………………………………………………………… 288
10. 3 隨機過程………………………………………………………………… 290
10. 4 傅立葉分析……………………………………………………………… 292
10. 5 譜密度…………………………………………………………………… 294
10. 6 窄帶隨機過程的幅度穿越率…………………………………………… 298
10. 7 窄帶隨機過程下的疲勞失效模型……………………………………… 300
10. 8 寬頻隨機過程下的疲勞失效模型……………………………………… 303
參考文獻………………………………………………………………………… 307
人名、地名、機構中英文對照表…………………………………………………… 309

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