疲劳强度

疲劳强度

开放分类：金属材料、力学性能、疲劳强度

疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。一般试验时规定，钢在经受10ˇ7次、非铁（有色）金属材料经受10ˇ8次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用σ–1表示。

许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。

疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。

15.4 疲劳强度计算

15.4.1 对称循环下构件的疲劳强度条件

将15.3中所述的各种影响因素综合起来，得到构件的疲劳极限，用表示。即

（15-10）

式（15-10）中，是材料的疲劳极限。构件的疲劳极限是构件在交变应力下

的承载能力，为安全起见，选取适当的许用疲劳安全系数（），得到许用应力

（15-11）

这样，可建立疲劳强度条件如下

（15-12）

式(15-12)中，是对称循环交变应力的最大应力值。为计算方便起见，将式(15-12)表示为安全系数形式，即

（15-13a）

式（15-13a）中，为工作安全系数，仍为广义应力。

对于交变正应力，式（15-13a）写成

（15-13b）

对于交变切应力，式（15-13a）写成

（15-13c）

15.4.2 非对称循环下构件的疲劳强度条件

非对称循环下材料的疲劳极限也由疲劳试验测定，根据材料在各种应力循环

特征下的疲劳极限，可得到材料的疲劳极限曲线。将疲劳极限曲线简化，再考虑上述的各种影响因素（详见刘鸿文主编的《材料力学》下册，第三版，高等教育出版社，§13.6 §13.7），得到非对称循环交变应力下构件的疲劳强度条件

（15-14a）

（15-14b）

式（15-14a）与式（15-14b）中，应力下脚标“”、“”分别代表构件危险点处平均应力与应力幅值。分别代表对称循环交变应力下有效应力集中系数、尺寸系数、表面质量系数；由式中可见，应力集中、尺寸、表面质量等因素只对应力幅值有影响。与反映材料对于应力循环非对称性的敏感程度，是敏感系数，用下式表示

（15-15a）

（15-15b）

式中，应力下脚标“0” 表示脉动循环下材料的疲劳极限。与亦可从手册中查得。

15.4.3 弯扭复合交变应力下构件的疲劳强度条件

对于静强度，按照最大切应力理论，弯扭复合加载时的强度条件为

（a）

式中，、为构件同一个危险点处应力，为最大应力。将式（a）两端平方后同除以，再注意，则式（a）变为

（b）

式（b）中，比值、可分别相当于弯曲、扭转各自单独加载时的工作安全系数，现分别用来表示，则式（b）变为

（c）

试验表明，式（c）可推广应用到承受弯扭复合交变应力构件的强度计算中。此时，分别是构件单独承受弯曲交变应力、单独承受扭转交变应力时的工

作安全系数，可用前面相应的公式计算得到。于是可以得到弯扭复合交变应力下构件的疲劳强度条件

（15-16）

式（15-16）中，是弯扭复合交变应力下构件的工作安全系数。

建立了构件的疲劳强度条件，就可以对构件进行疲劳强度计算，工程中通常是校核疲劳强度。

例15-1 图15-16所示的阶梯形传动轴，，承受弯矩作

用，表面精车加工。材料为钢，强度极限，疲劳极限。若，试校核该轴的疲劳强度。

解：轴转动时各点受对称循环交变应力作用，先确定危险点的最大工作应力

由，，从图15-11a中查得理论应力集

中系数。

由过渡圆角半径，和强度极限，从图15-12中查得对缺口敏感系数。

得有效应力集中系数。

由轴径，查图15-14，得尺寸系数。

查图15-15，得表面质量系数。

计算工作安全系数

故满足疲劳强度条件。

例15-2 图15-17所示为盘式抛光机转轴，精车加工。材料为合金钢，强度极限，疲劳极限，，，。工作时工件作用处到盘心距离，产生的脉动循环摩擦平衡扭矩，工件对盘面的压力

。若，试校核该轴的疲劳强度。

解：1、计算转轴承受的外力及应力

轴受到脉动循环扭矩，则

轴受到弯矩

扭转切应力为脉动循环

，

故，MPa

弯曲正应力可视为非对称循环

故

2、确定各影响系数

由，

查图15-11j，得；查图15-11a，得；查图15-12，得

查图15-14，得尺寸系数

查图15-15，得表面质量系数

确定敏感系数

3、计算安全系数

满足疲劳强度条件。

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影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响

疲劳强度的计算

摘要：零件的疲劳强度是一个值得深刻探讨的问题，在众多领域有着至关重要 的地位，零件的疲劳强度决定了其疲劳寿命，也就决定了对零件的选择和对这个器件的设计。本论文在参考多方资料，以及在平日学习中积累总结的经验之后，对零件疲劳强度的计算有了一些结论，得出影响导致零件疲劳的原因有破坏应力与循环次数之间量的变化影响，静应力的影响，应力集中的影响，零件绝对尺寸的影响，表面状态与强化的影响等方面。在分析零件疲劳产生原因之后，得出许多关系变化图与计算方法。运用这些计算方法，对零件疲劳极限进行了计算上的确定。并总结出疲劳强度在一些条件下的相关计算方法，如在简单应力状态，复杂应力状态下的不同。对疲劳强度安全系数的确定也进行了一系列分析，最后，尝试建立了疲劳强度的统计模型。 Abstract：The fatigue strength of parts is a worthy of deep discussion, have a vital role in many fields, the fatigue strength of parts determines its fatigue life, also decided on the part of the selection and the device design.This paper in reference to various data, and after the usual study accumulation experience, calculation of the fatigue strength of parts have some conclusion, that caused damage should change between force and the number of cycles of the causes of fatigue parts, the influence of static stress, effect of stress concentration, affects the absolute size, surface state and strengthening effect etc.. After the analysis of fatigue causes, draw many relationship graph and calculation method. Using the calculation method of fatigue limit, determined the calculation. And summarizes the related calculation under some conditions the method of fatigue strength, as in the simple stress state, the complex stress state under the different. Determination of the fatigue strength safety factor is also carried out a series of analysis, finally, try to establish a statistical model of fatigue strength. 关键词：零件疲劳寿命疲劳强度 Key word:Spare parts Fatigue life Fatigue strength

影响零件疲劳强度的主要因素有

影响零件疲劳强度的主要 因素有 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

1.影响零件疲劳强度的主要因素有：应力集中、尺寸大小、表面加工质量。 2.静连接与动连接的强度计算区别：压溃（工作面上挤压应力强度校核）、过度磨损（工作面上压力强度校核） 3.标准蜗杆传动中，蜗杆直径系数q与刚度的关系： d=mq(模数*系数) 4．螺纹连接防松：一旦松动，轻者影响机器的正常运转，重者造成严重事故。常用防松措施：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系。5.紧螺栓连接中，螺栓刚度对 应力辐的影响：降低螺栓刚度 或增加被连接件刚度可减小应 力辐。 6.双键连接时，切向键两者夹 角120－130度，平键180 度。 7不完全液体润滑径向滑动轴 承，要进行验算轴承的平均压 力p、轴承的pv值、滑动速度 v条件性计算。液体润滑径向 滑动轴承。 8蜗杆传动中，蜗杆头数与传 动效率及自锁性关系：头数越 多，传动效率越高，自锁性越 不好。 9.带传动中其他参数不变，只 有小轮有两种速度，当传递功 率不变时应按低速设计该带传 动。按低速的，当功率不变 时，速度低的受力大，按力大 的选择带传动，保证带的强 度。 10.链传动中，为什么链条磨 损后更容易从大链轮上脱落： 磨损后节距变长，滚子沿大链 轮外移，大链轮容易发生掉链 爬高现象。设计时减少大链轮 齿数，减少滚子沿大链轮的外 移量。 11.一双齿轮传动中，1.5倍。 12.在机械设计和使用机器时 应遵从力求缩短磨合期、延长 稳定磨损期、推迟剧烈磨损的 到来。 13.一对啮合的标准圆柱齿轮 传动，若齿轮齿数分别为z1 小于z2,这对齿轮的弯曲应力 1大于2. 14.普通紧螺栓连接受横向载 荷作用，螺栓中受拉伸应力作 用。 15.带传动有效拉力与预紧 力、包角、摩擦系数的关系： 正比关系。最小初拉力直接决 定临界摩擦力的大小，增加摩 擦系数和带轮的包角有利于增 大临界摩擦力，相应地降低最 小初拉力。 16单向规律性不稳定变应力的 疲劳强度计算依据：疲劳损伤 累积假说。 17.为什么小链轮齿数不能选 得过少、大链轮齿数不得过 多：齿数过少增加运动的不均 匀性和动载荷，链条在进入和 退出啮合时链接之间的相对转 角增大，链传动的圆周力增 大，从整体上加速铰链和链轮 的磨损。过大增大了传动的整 体尺寸、还容易发生跳链和脱 链的现象，从而影响链条使用 寿命。 18.带传动发生打滑的原因： 如果工作载荷增大，超过带传 动的有效拉力达到最大（临 界）值，则带与带轮间就将发 生显着的相对滑动。由于带在 大轮上的包角总是大于在小轮 上包角，所以打滑总是首先在 小带轮上发生。 1.影响零件疲劳强度的主要因素有：应力集中、尺寸大小、表面加工质量。 2.静连接与动连接的强度计算区别：压溃（工作面上挤压应力强度校核）、过度磨损（工作面上压力强度校核） 3.标准蜗杆传动中，蜗杆直径系数q与刚度的关系：d=mq(模数*系数) 4．螺纹连接防松：一旦松动，轻者影响机器的正常运转，重者造成严重事故。常用防松措施：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系。 5.紧螺栓连接中，螺栓刚度对应力辐的影响：降低螺栓刚度或增加被连接件刚度可减小应力辐。 6.双键连接时，切向键两者夹角120－130度，平键180度。 7不完全液体润滑径向滑动轴承，要进行验算轴承的平均压力p、轴承的pv值、滑动速度v条件性计算。液体润滑径向滑动轴承。 8蜗杆传动中，蜗杆头数与传动效率及自锁性关系：头数越多，传动效率越高，自锁性越不好。 9.带传动中其他参数不变，只有小轮有两种速度，当传递功率不变时应按低速设计该带传动。按低速的，当功率不变时，速度低的受力大，按力大的选择带传动，保证带的强度。 10.链传动中，为什么链条磨损后更容易从大链轮上脱落：磨损后节距变长，滚子沿大链轮外移，大链轮容易发生掉链爬高现象。设计时减少大链轮齿数，减少滚子沿大链轮的外移量。 11.一双齿轮传动中，1.5倍。 12.在机械设计和使用机器时应遵从力求缩短磨合期、延长稳定磨损期、推迟剧烈磨损的到来。 13.一对啮合的标准圆柱齿轮传动，若齿轮齿数分别为z1小于z2,这对齿轮的弯曲应力1大于2. 14.普通紧螺栓连接受横向载荷作用，螺栓中受拉伸应力作用。 15.带传动有效拉力与预紧力、包角、摩擦系数的关系：正比关系。最小初拉力直接决定临界摩擦力的大小，增加摩擦系数和带轮的包角有利于增大临界摩擦力，相应地降低最小初拉力。 16单向规律性不稳定变应力的疲劳强度计算依据：疲劳损伤累积假说。 17.为什么小链轮齿数不能选得过少、大链轮齿数不得过多：齿数过少增加运动的不均匀性和动载荷，链条在进入和退出啮合时链接之间的相对转角增大，链传动的圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。过大增大了传动的整体尺寸、还容易发生跳链和脱链的现象，从而影响链条使用寿命。 18.带传动发生打滑的原因：如果工作载荷增大，超过带传动的有效拉力达到最大（临界）值，则带与带轮间就将发生显着的相对滑动。由于带在大轮上的包角总是大于在小轮上包角，所以打滑总是首先在小带轮上发生。 1.影响零件疲劳强度的主要因素有：应力集中、尺寸大小、表面加工质量。 2.静连接与动连接的强度计算区别：压溃（工作面上挤压应力强度校核）、过度磨损（工作面上压力强度校核） 3.标准蜗杆传动中，蜗杆直径系数q与刚度的关系：d=mq(模数*系数) 4．螺纹连接防松：一旦松动，轻者影响机器的正常运转，重者造成严重事故。常用防松措施：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系。 5.紧螺栓连接中，螺栓刚度对应力辐的影响：降低螺栓刚度或增加被连接件刚度可减小应力辐。 6.双键连接时，切向键两者夹角120－130度，平键180度。 7不完全液体润滑径向滑动轴承，要进行验算轴承的平均压力p、轴承的pv值、滑动速度v条件性计算。液体润滑径向滑动轴承。 8蜗杆传动中，蜗杆头数与传动效率及自锁性关系：头数越多，传动效率越高，自锁性越不好。 9.带传动中其他参数不变，只有小轮有两种速度，当传递功率不变时应按低速设计该带传动。按低速的，当功率不变时，速度低的受力大，按力大的选择带传动，保证带的强度。 10.链传动中，为什么链条磨损后更容易从大链轮上脱落：磨损后节距变长，滚子沿大链轮外移，大链轮容易发生掉链爬高现象。设计时减少大链轮齿数，减少滚子沿大链轮的外移量。 11.一双齿轮传动中，1.5倍。 12.在机械设计和使用机器时应遵从力求缩短磨合期、延长稳定磨损期、推迟剧烈磨损的到来。 13.一对啮合的标准圆柱齿轮传动，若齿轮齿数分别为z1小于z2,这对齿轮的弯曲应力1大于2. 14.普通紧螺栓连接受横向载荷作用，螺栓中受拉伸应力作用。 15.带传动有效拉力与预紧力、包角、摩擦系数的关系：正比关系。最小初拉力直接决定临界摩擦力的大小，增加摩擦系数和带轮的包角有利于增大临界摩擦力，相应地降低最小初拉力。 16单向规律性不稳定变应力的疲劳强度计算依据：疲劳损伤累积假说。 17.为什么小链轮齿数不能选得过少、大链轮齿数不得过多：齿数过少增加运动的不均匀性和动载荷，链条在进入和退出啮合时链接之间的相对转角增大，链传动的圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。过大增大了传动的整体尺寸、还容易发生跳链和脱链的现象，从而影响链条使用寿命。 18.带传动发生打滑的原因：如果工作载荷增大，超过带传动的有效拉力达到最大（临界）值，则带与带轮间就将发生显着的相对滑动。由于带在大轮上的包角总是大于在小轮上包角，所以打滑总是首先在小带轮上发生。

影响金属材料疲劳强度大小的因素.

影响金属材料疲劳强度大小的因素 由于疲劳断裂通常是从机件最薄弱的部位或外部缺陷所造成的应力集中处发生, 因此疲劳断裂对许多因素很敏感,例如,循环应力特性、环境介质、温度、机件表面状态、内部组织缺陷等,这些因素导致疲劳裂纹的产生或速裂纹扩展而降低疲劳寿命。 为了提高机件的疲劳抗力, 防止疲劳断裂事故的发生, 在进行机械零件设计和加工时, 应选择合理的结构形状, 防止表面损伤, 避免应力集中。由于金属表面是疲劳裂纹易于产生的地方,而实际零件大部分都承受交变弯曲或交变扭转载荷, 表面处应力最大。因此, 表面强化处理就成为提高疲劳极限的有效途径。 由于工程实际的要求, 对疲劳的研究工作已逐渐从正常条件下的疲劳问题扩展到特殊条件下的疲劳问题,如腐蚀疲劳、接触疲劳、高温疲劳、热疲劳、微动磨损疲劳等。对这些疲劳及其测试技术还在广泛进行研究,并已逐步标准化 镀锌钢板的质量检验标准 优质品级镀锌板的质量要求包括规格尺寸、外观、镀锌量、化学成份、板形、机械性能和包装等几个方面。 1.包装 分为切成定尺长度的镀锌板和带卷镀锌板包装两种。一般铁皮包装, 内衬防潮纸, 外以铁腰子捆扎,捆扎牢靠,以防内装镀锌板相互摩擦 2.规格尺寸 有关产品标准 (以下述及都列明镀锌板推荐的标准厚度、长度和宽度及其允 许偏差。另外, 板的宽度和长度、卷的宽度也可按用户要求确定。 3.外观

表面状态:镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同,表面状态也不同,如普通锌花、细锌花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。切成定尺长度的镀锌板及镀锌卷板不得存在影响使用的缺陷(以下详述 ,但卷板允许有焊接部位等若干不正常部分。 4.镀锌量 镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。有两面镀锌量相同(即等厚镀锌和两面镀锌量不同(即差厚镀锌两种。镀锌量的单位为g/m2。 5.机械性能 (1抗拉试验:一般说来,只有结构用、拉伸用和深拉伸用镀锌板有抗拉性能要求。 (2弯曲试验:是衡量薄板工艺性能的主要项目。但各国标准对各种镀锌板的要求并不一致。一般要求镀锌板弯曲 180o 后, 外侧表面不得有锌层脱离, 板基不得有龟裂及断裂。 6.化学成份 对镀锌基板的化学成份的要求, 各国标准规定不同。如日本就不要求, 美国则要求。一般不作成品检验。 7.板形 衡量板形好坏有两个指标, 即平直度和镰刀弯。板的平直度和镰刀弯的最大允许值标准有一定规定。 下面列出有关镀锌板的国外主要标准,以作参考 [4, 5]: JIS G3302 镀锌钢板 JIS G3313 电镀锌钢板及钢带 ASTM A525 热浸镀锌薄钢板的一般要求

第三章影响疲劳强度的因素.

第三章形响疲劳强度的因素 M料的5?N曲找和報時W限.WffeKMK准）t消试柑W披埒性能- 而实际母件的尺寸、形状利衣Si倘况是各天各样的.勺标准试桦有鞭大雄别. 砂响机械歩件楝劳强哎的WS存la*,只屮七SW猱参丸下衣. ￡Tr*rF工作温度、工作坏境 ?.待*评应力状态、循环特征、《?效蛊、裁衙交变频率 ?丹■几河彤秋尺寸效应.統口效应 xn-AvruA.袤面光洁度.袤面防AtSb表面强化 材料本■化学成分，金《ffl织，秆《方向.内部缺陷 3J应力集中的影响 在机W琴件中-曲于结构上的《^求-不叩e兔地％花槽河.轴肩.孔.拐你 W口等不连续部分致枝栈面尿默发生灾变，由F零件戒构件几何彤状的不违续而 -JlfeJltXM力大得毛的WffW力的現象称为’?瞰力集＞ 应力集中对銭芳《腹的影响兀.并H足各种影响W*中 忌上耍作出的W洽?它大大酵低了寧ft的披劳《度。 应力集中降低銭劳僅找的作用町以用载劳缺□集数耒杭征.

任静败荷低Wh-构件耳》应力《丈的严《卅?町以由-理论刈力集中系 ft- ￡表示，儿可被宣头为険口根誌的ft%应力与切面上的名义应力之比（或最 大fi 变号名义应变之比）即 <5 乂宾力?叩平坤麻R *宁电W?0mi ■“ C2b*2r) 5 A ?净 W 板 tf 2 ? F/2b d ?应力集中对破劳强度的影*9町以用?境劳》1」系ttKe 仪力t F 光淸试件的披劳强12 F ■缺口试件的疲劳强度 織把5SU 牛半均应力和长/fft <100 hftfjiQfte 为址本的披勞缺口系?? HJlQ 衣 ?股悄况N 缺H 韓救超大于1的. -"底劳蛊度"均指金对称《环卞人试样的疲劳强 （1）理论应力集中系数 w O ￡ Kj ■ ---- J

影响金属材料疲劳强度的八大因素和预防措施

影响金属材料疲劳强度的八大因素和预防措施 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感，外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分、组织状态、纯净度和残余应力等。 这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 01、应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。 这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ： 在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf： 光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。

疲劳缺口敏感度系数q： 疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算： q的数据范围是0~1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。 试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 02、尺寸因素的影响 由于材料本身组织的不均匀性以及内部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破坏概率的增加，从而降低材料的疲劳极限。 尺寸效应的存在，是把试验室小试样测得的疲劳数据运用于大尺寸实际零件中的一个重要问题，由于不可能把实际尺寸的零件上存在的应力集中、应力梯度等完全相似地在小试样上再现出来，从而造成试验室结果与某些具体零件疲劳破坏之间的互相脱节。 03、表面加工状态的影响 机加工的表面总存在着高低不平的加工痕迹，这些痕迹就相

螺栓疲劳强度计算分析

螺栓疲劳强度计算分析 摘要：在应力理论、疲劳强度、螺栓设计计算的理论基础之上，以疲劳强度计算所采取的三种方法为依据，以汽缸盖紧螺栓连接为研究对象，进行本课题的研究。假设汽缸的工作压力为0~1N/mm2=之间变化，气缸直径D2=400mm，螺栓材料为5.6级的35钢，螺栓个数为14，在F〞=1.5F，工作温度低于15℃这一具体实例进行计算分析。利用ProE建立螺栓连接的三维模型及螺杆、螺帽、汽缸上端盖、下端盖的模型。先以理论知识进行计算、分析，然后在分析过程中借助于ANSYS有限元分析软件对此螺栓连接进行受力分析，以此验证设计的合理性、可靠性。经过近几十年的发展，有限元方法的理论更加完善，应用也更广泛，已经成为设计，分析必不可少的有力工具。然后在其分析计算基础上，对于螺栓连接这一类型的连接的疲劳强度设计所采取的一般公式进行分类，进一步在此之上总结。 关键词：螺栓疲劳强度，计算分析，强度理论，ANSYS 有限元分析。

Bolt fatigue strength analysis Abstract: In stress fatigue strength theory，bolt，design calculation theory foundation to fatigue strength calculation for the three methods adopted according to the cylinder lid，fasten bolt connection as the object of research，this topic research. Assuming the cylinder pressure of work is 0 ~ 1N/mm2 changes，cylinder diameters between = = 400mm，bolting materials D2 for ms5.6 35 steel，bolt number for 14，in F "= 1.5 F below 15 ℃，the temperature calculation and analysis of concrete examples. Using ProE establish bolt connection three-dimensional models and screw，nut，cylinder under cover，cover model. Starts with theoretical knowledge calculate，analysis，and then during analysis，ANSYS finite element analysis software by this paper analyzes forces bolt connection，to verify the rationality of the design of and reliability. After nearly decades of development，the theory of finite element method is more perfect，more extensive application，has become an indispensable design，analysis the emollient tool. Then in its analysis and calculation for bolt connection，based on the type of connection to the fatigue strength design of the general formula classification，further on top of this summary. Keywords: bolt fatigue strength，calculation and analysis，strength theory，ANSYS finite elements analysis.

钢筋疲劳计算

这部分要求大家掌握： 影响疲劳强度的主要因素包括，应力幅，应力循环次数，结构构造细节（构造细节决定了应力集中程度，教材按照规范把不同的构造分成了8种类型），疲劳强度的计算。 疲劳破坏属于脆断。 GB50017-2003规定，小结如下： 1、直接承受动力荷载重复作用的钢结构及其连接，当应力变化的循环次数n 等于或大于5万次时（美国规范是2万次），应进行疲劳计算； 2、应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳； 3、计算疲劳时，应采用荷载的标准值； 4、对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动力荷载标准值不乘动力系数； 5、疲劳计算应采用容许应力幅法，应力按弹性状态计算。区分为常幅疲劳和变幅疲劳。常幅疲劳计算如下：Δσ≤[Δσ] Δσ——对焊接部位为应力幅，Δσ=σmax -σmin 对非焊接部位为折算应力幅，Δσ=σmax -0.7σmin βσ/1][?? ? ??=?n C ，n ——应力循环次数；C 、β参数，查表确定。 6、规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150℃，处于海水腐蚀环境，焊后经热处理消除残余应力以及低周-高应变疲劳条件等）下的结构构件及其连接的疲劳计算。 规范存在的问题： （1）不出现拉应力的部位可不计算疲劳。但对出现拉应力的部位，例如 σmax =140MPa 、σmin =-10MPa 和σmax =10MPa 、σmin =-140MPa 两种应力循环，Δσ都是150， 按规范计算疲劳强度相同，显然不合理。 （2）螺栓受拉时，螺纹处的应力集中很大，疲劳强度很低，常有疲劳破坏的实例，但规范没有规定，应予补充。

【计算例题】 某承受轴心拉力的钢板，截面为400mm ×20mm ，Q345钢，因长度不够而用横向对接焊缝如图所示。焊缝质量为一级，焊缝表面加工磨平，。钢板承受重复荷载，预期循环次数610=n 次，荷载标准值0,1365min max ==N kN N ，荷载设计值kN N 1880=。试进行疲劳计算。 提示：容许应力幅βσ/1][?? ? ??=?n C ，4,1061.812=?=βC ，2/295mm N f =。 更详细些的规定（不需要大家掌握）：GB50017-2003规范对疲劳计算所作的说明 6.1一般规定 6.1.1本条阐明本章的适用范围为直接承受动力荷载重复作用的钢结构，当其荷载产生应力变化的循环次数4105?≥n 时的高周疲劳计算。需要进行疲劳计算的循环次数，原规范规定为510≥n 次，考虑到在某些情况下可能不安全，参考国外规定并结合建筑钢结构的实际情况，改为4105?≥n 次。 6.1.2本条说明本章的适用范围为在常温、无强烈腐蚀作用环境中的结构构件和连

影响弹簧疲劳强度的六个因素

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/9e2214000.html,）影响弹簧疲劳强度的六个因素 弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。亦作“弹簧”。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。 1、屈服强度材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈 服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。 2、表面状态最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度 的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。 材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。 对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。 3、尺寸效应材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性 愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

4、冶金缺陷冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。 5、腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。 在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。 6、温度碳钢的疲劳强度，从室温到120℃时下降，从120℃到350℃又上升，温度高于350℃以后又下降，在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。 本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站； 变宝网官网：https://www.doczj.com/doc/9e2214000.html,/?qx 买卖废品废料，再生料就上变宝网，什么废料都有！

疲劳强度考试整理

1.疲劳的定义：材料在循环应力或循环应变作用下，由于某点或某些点产生了局部的永久 结构变化，从而在一定的循环次数以后形成裂纹或发生断裂的过程称为疲劳。 2.疲劳的分类： (1)按研究对象可以分为材料疲劳和结构疲劳 材料疲劳——研究材料的失效机理，化学成分和微观组织对疲劳强度的影响，使用标准试件。结构疲劳——则以零部件、接头以至整机为研究对象，研究它们的疲劳性能、抗疲劳设计方法、寿命估算方法和疲劳试验方法。 (2)按失效周次可以分为高周疲劳和低周疲劳 高周疲劳——材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经104-105以上循环产生的失效。低周疲劳——材料在接近或超过其屈服强度的应力作用下，低于104-105次塑性应变循环产生的失效。 (3)按应力状态可以分为单轴疲劳和多轴疲劳 单轴疲劳——单向循环应力作用下的疲劳，零件只承受单向正应力或单向切应力。 多轴疲劳——多向应力作用下的疲劳，也称复合疲劳。 (4)按载荷变化情况分为恒幅疲劳、变幅疲劳、随机疲劳 恒幅疲劳——所有峰值载荷均相等和所有谷值载荷均相等。 变幅载荷——所有峰值载荷不等，或所有谷值载荷不等，或两者均不等。 随机疲劳——幅值和频率都是随机变化的，而且是不确定的。 (5)按载荷工况和工作环境可以分为常规疲劳、高低温疲劳、热疲劳、热—机械疲劳、腐 蚀疲劳、接触疲劳、微动磨损疲劳和冲击疲劳 常规疲劳——在室温和空气介质中的疲劳。 高低温疲劳——低于室温的疲劳和高于室温的疲劳。 热疲劳——温度循环变化产生的热应力所导致的疲劳。 热-机械疲劳——温度循环与应变循环叠加。 腐蚀疲劳——腐蚀环境与循环应力的复合作用。 接触疲劳——滚动接触零件在循环应力作用下产生损伤。 微动磨损疲劳——接触面的微幅相对振动造成磨损疲劳。 冲击疲劳——重复冲击载荷所导致的疲劳。 3.金属疲劳破坏机理

疲劳强度计算.

疲劳强度计算 一、变应力作用下机械零件的失效特征 1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。 2、疲劳破坏特征： 1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。 2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5） 3）无明显塑性变形的脆性突然断裂 4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。 3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱 4、影响因素：除与材料性能有关外，还与γ，应力循环次数N ，应力幅a σ主要影响 当平均应力m σ、γ一定时，a σ越小，N 越少，疲劳强度越高 二、材料的疲劳曲线和极限应力图 疲劳极限)(N N γλτσ—循环变应力下应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限 疲劳寿命（N ）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N 称为疲劳寿命 1、疲劳曲线（N γσ-N 曲线）：γ一定时，材料的疲劳极限N γσ与应力循环次数N 之间关系的曲线 0N —循环基数 γσ—持久极限 1）有限寿命区 当N <103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算 )10(1043≥N ——高周循环疲劳，当043)10(10N N ≤≤时，N γσ随N ↑→N σσ↓ 2）无限寿命区，0N N ≥ γγσσ=N 不随N 增加而变化 γσ——持久极限，对称循环为1-σ、1-τ，脉动循环时为0σ、0τ 注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。 3）疲劳曲线方程))10(10(04 3N N ≤≤ C N N m m N =?=?0γγσσ——常数

影响弹簧疲劳强度的几个因素

影响弹簧疲劳强度的几个因素 阅读：2748人次更新时间：2011-5-23 9:09:19 1．屈服强度材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。 2．表面状态最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。 材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。 对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。 3．尺寸效应材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。 4．冶金缺陷冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。 5．腐蚀介质弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。 在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。 6．温度碳钢的疲劳强度，从室温到120℃时下降，从120℃到350℃又上升，温度高于350℃以后又下降，在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。 有关以上这些影响疲劳强度因素的具体数值，参看有关资料。 弹簧的强化工艺技术 阅读：2491人次更新时间：2011-5-23 9:07:26 （1）弹簧的热处理强化工艺技术 1）保护气氛热处理。在我国，线材小于 15mm的弹簧、油淬火回火钢丝及韧化处理钢的热处理都采用了保护气氛热处理。保护气氛热处理能够消除表面脱碳和氧化，提高材料的表面质量。

飞机结构疲劳与断裂分析发展综述

飞机结构疲劳与断裂分析发展综述 领空权对于任何一个国家都是非常重要的,飞机的先进,是领空权的保证.飞机更是国家的国防的重要力量,提高飞机的性能更是每个军事大国追求的目标.飞机的结构抗疲劳强度与断裂强度是飞机性能的重要体现.通过这学期的学习,和老师耐心的讲解,我对我国飞机结构疲劳强度与断裂发展现状与发展趋势有了更进一步的了解. 疲劳强度是指飞机结果在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，飞机结构并不可能作无限多次交变载荷试验。 断裂是指飞机结构被断错或发生裂开.讨论的主要是脆性断裂情况，其断裂面是看得见摸得着的。还有两类断裂的断裂面则是看得见却不一定摸得着的。 飞机结构在实际使用中，要不断承受交变载荷的作用。但是，早期设计给及只是从静强度上考虑，只要通过计算和试验证明飞机结构能够承受得住设计载荷（实际使用中所出现的最大载荷乘以安全系数），就认为飞机结构具有足够的强度。由于飞机结构承受交变载荷的作用，某些构建常常出现疲劳性能也较好。因此，飞机结构的疲劳问题并不突出，疲劳强度问题没有引起足够的重视。直到50年代前期，世界各国的飞机强度规范中对疲劳强度都还没有具体要求，不要求进行全尺寸结构疲劳试验。但是，随着航空事业的不断发展，飞机

的性能不断提高，适用寿命延长，新结构、新材料不断出现，飞机结构在使用中疲劳破坏与安全可靠之间的矛盾逐渐显露出来了。 断裂是指飞机结构被断错或发生裂开.讨论的主要是脆性断裂情况，其断裂面是看得见摸得着的。还有两类断裂的断裂面则是看得见却不一定摸得着的。 许多飞机结果，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过 程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后会产生裂纹或突然发生完全断裂。 疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在飞机结构失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。 疲劳失效是金属材料常见的失效形式,特别是轴类,连杆,轴承类 等零件,长期在应力下工作的工件材料都要求较高的疲劳强度,这样 的可以提高零件的使用寿命。疲劳强度同时还与硬度、强度、韧性有较大关系，所以他是金属材料的重要力学性能指标。 疲劳强度是材料能够承受无数次应力循环时的最大应力。疲劳强度关系到零件的寿命以及零件工作时能够承受的最大应力，这对零件的安全设计有重大意义。

抗疲劳设计

抗疲劳设计 1、疲劳的概念 疲劳是指材料在循环应力和应变作用下，在一处或者几处逐渐产生局部永久性累计损伤，经一定循环次数产生裂纹或者突然发生完全断裂的过程。 2、疲劳破坏失效的特点 金属零件在使用中发生疲劳破坏的特点：（1）突发性；（2）高度局部性；（3）对各种缺陷的敏感性。 3、疲劳破坏机理 金属的疲劳破坏可以分为疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展和失稳断裂三个阶段。 （1）疲劳裂纹萌生 疲劳裂纹萌生是由塑形应变集中引起，有三种常见的萌生方式：滑移带开裂，晶界或孪晶界开裂，夹杂物或相与基体的界面开裂。其中，滑移带开裂不但是最常见的疲劳裂纹萌生方式，也是三种萌生方式中最基本的一种。 （2）疲劳裂纹扩展 疲劳裂纹扩展可以分为第Ⅰ阶段裂纹扩展和第Ⅱ阶段裂纹扩展两个阶段。其中，第Ⅰ阶段裂纹扩展在断口上一般并不留下任何痕迹，第Ⅱ阶段裂纹扩展则常留下“条带”的显微特征。 （3）失稳断裂 失稳断裂是疲劳破坏的最终阶段，它与前两个阶段不同，是在一瞬间突然发生的。 4、疲劳破坏的原因 影响机械零件疲劳强度的因素很多，归纳起来可以从内因（材料的化学成分、组织、内部缺陷、材料强韧化、材料的选择及热处理状况等）和外因（零件几何形状及表面状态、装配与连接、使用环境因素、结构设计、载荷特性等）两个方面来考虑。 （1）缺口效应

在机械零件中，由于结构上的要求，一般都存在有槽沟、轴肩、孔、拐角、切口等截面变化，这些截面变化称之为缺口。在这些缺口处，不可避免地要产生应力集中，而应力集中又必然使零件的局部应力提高。当零件承受静载荷时，由于常用的结构材料都是延性材料，有一定的塑形，在破坏以前有一个宏观塑形变形过程，使零件上的应力重新分配，自动趋于均匀化，因此，缺口对零件的静强度一般没有多大的影响。疲劳破坏的情形完全不同，这时截面上的名义应力尚未达到材料的屈服极限，因此破坏以前不产生明显的宏观塑性变形。这样便使得应力集中处的疲劳强度比光滑部分底，常常成为零件的薄弱环节。因此，抗疲劳设计时必须考虑缺口效应。 （2）尺寸效应 式样和零件的尺寸对其疲劳强度影响很大，一般说来，零件和试样的尺寸增大时疲劳强度降低。这种疲劳强度随着零件尺寸增大而降低的现象称为尺寸效应。 （3）表面加工方法的影响 金属切削加工不仅是一个使制件得到一定尺寸和形状的过程，而且与热处理一样，对金属的性质（确切的说，是对于制件表面层的性质）也有重要影响。制件的疲劳强度多由表面层的性质决定，因此，切削用量、切削工具的几何形状等与切削加工有关的因素，都对疲劳强度的发生有影响。 （4）平均应力的影响 拉伸平均应力使疲劳强度和寿命降低，压缩平均应力使疲劳强度和寿命增加。 （5）其它因素的影响 a)加载频率的影响低频使疲劳极限降低，高频使疲劳极限升高； b)应力波形的影响循环的波形（正玄、三角形、梯形、矩形等）确定 了在最大应力下停留时间。在高温与腐蚀介质条件下循环波形有较 大影响。滞后回线特性与循环波形密切相关，因此，在应变伏较大 的情况下，循环波形对裂纹形成寿命有很大影响，而对裂纹扩展寿 命影响很小。在焊接试验时，由三角波变为方波，使寿命明显降低。 c)中间停歇的影响1>中间停歇对疲劳极限没有明显的影响；2>中间 停歇对疲劳寿命有一定影响，其影响随材料而异。对低碳钢影响较 大，每隔10%N停歇6-8个小时可使疲劳寿命提高一倍以上；而对 于合金钢、铝合金、镁、铜等金属，则影响很小，停歇越频繁，停 歇时间越长，对疲劳寿命的影响越大。停歇时若对试样进行中间加

疲劳分析流程fatigue

摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。 关键词：疲劳UIC标准疲劳载荷IIW标准S-N曲线机车车辆 一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状 6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。 在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。因此，机车车辆的结构疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期的必要过程之一，而通过有效的计算方法预测结构的疲劳寿命是结构设计的重要目标。 国外 早在十九世纪后期德国工程师Wohler系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系并提出了S-N