线性载荷线性载荷疲劳寿命设计方法

线性载荷无限寿命设计

在19世纪40年代，铁路车辆轮轴在重复交变载荷的作用下，发生了破坏，由此，人们开始认识到疲劳破坏。经一系列实验研究后指出：对于疲劳，应力幅比构件承受的应力更重要。对于无裂纹构件，控制其应力水平使其小于疲劳持久极限，则不产生疲劳裂纹。

线性载荷安全寿命设计

实用中称有限寿命设计为安全寿命设计(Safe life design)。Miner提出的变幅载荷作用下的疲劳损伤累积方法和判据，使变幅作用下的疲劳寿命预测成为可能，使零构件在有限设计寿命内，只要满足疲劳判据，也不会发生疲劳破坏。

线性载荷损伤容限设计

损伤容限设计(Damage tolerance design)抗疲劳设计方法是在断裂力学基础上发展起来的疲劳分析方法。假定零构件材料内有初始缺陷(裂纹) ,以断裂力学为理论基础，以断裂韧性试验和无损检测技术为手段，对有初始裂纹的零件，估算其剩余寿命。只要掌握裂纹扩展的规律，并采取裂纹监视和正确的断裂控制措施，剩余寿命是可以安全地加以利用的。 2100433B

在疲劳研究过程中，人们早就提出了“损伤”这一概念。所谓损伤，是指在疲劳过程中初期材料内的细微结构变化和后期裂纹的形成和扩展[]。累积损伤规律是疲劳研究中最重要的课题之一，它是估算变幅载荷作用下结构和零件疲劳寿命的基础。

大多数结构和零件所受循环载荷的幅值都是变化的，也就是说，大多数结构和零件都是在变幅载荷下工作的。变幅载荷下的疲劳破坏，是不同频率和幅值的载荷所造成的损伤逐渐累积的结果。因此，疲劳累积损伤是有限寿命设计的核心问题。疲劳理论归纳起来大致可以分为以下四大类：

（1）线性疲劳累积损伤理论：这种理论假定材料各个应力水平下的疲劳损伤是独立进行的，总损伤可以线性叠加。最具有代表性的是Miner法则，以及稍加改变的修正Miner法则和相对Miner法则。

（2）双线性累积损伤理论：这种理论认为材料疲劳过程初期和后期分别按两种不同的线性规律累积。最具有代表性的是Manson的双线性累积损伤理论。

（3）非线性累积损伤理论：这种理论假定载荷历程与损伤之间存在着相互干涉作用，即各个载荷所造成的疲劳损伤与其以前的载荷历史有关。最具代表的是损伤曲线法和Corten-Dolan理论。

（4）其它累积损伤理论：这些理论大多是从实验、观测和分析归纳出来的经验或半经验公式。如Levy理论和Kozin理论等。

均布荷载：也称面荷载，容重乘以厚度；

线载荷：面荷载乘以长度；

集中荷载：点荷载是集中荷载，是线荷载乘以作用的长度；

集中线荷载 这是两层意思 分为集中荷载和线荷载。集中荷载就是所有的荷载集中起来全部传递到一处的荷载。

其与各自相应的载荷系数乘积为计算载荷。

特殊载荷的种类有温度载荷、地震载荷、安装载荷、运输载荷、碰撞载荷、工艺载荷、试验载荷、船体摇摆载荷、冰雪载荷、传动机构动载荷等。

在疲劳研究过程中，人们早就提出了“损伤”这一概念。所谓损伤，是指在疲劳过程中初期材料内的细微结构变化和后期裂纹的形成和扩展。累积损伤规律是疲劳研究中最重要的课题之一，它是估算变幅载荷作用下结构和零件疲劳寿命的基础。

大多数结构和零件所受循环载荷的幅值都是变化的，也就是说，大多数结构和零件都是在变幅载荷下工作的。变幅载荷下的疲劳破坏，是不同频率和幅值的载荷所造成的损伤逐渐累积的结果。因此，疲劳累积损伤是有限寿命设计的核心问题。