沙堆疲劳损伤累积模型的研究.pdf

第36卷第2期广西大学学报:自然科学版Vo.l36No.2
2011年4月JournalofGuangxiUniversity:NatSciEdApr.2011

文章编号:1001-7445(2011)02-0257-06

沙堆疲劳损伤累积模型的研究

温洁明,陈国军,陈家权,吴燕瑞,赵政飞

(广西大学机械工程学院,广西南宁530004)

摘要:由于材料具有循环硬化与软化、循环蠕变与松弛等特性,导致其在变幅循环应力作用下的疲劳损伤与加
载顺序密切相关。国内外研究者提出了许多损伤累积模型,但有些模型未明确地阐述加载顺序的影响。通过
分析影响疲劳损伤的重要因素,提出伴随损伤、视在损伤和耦合损伤新概念,结合模糊理论定量计算由耦合效
应引起的耦合损伤,建立了一个能考虑加载顺序对疲劳损伤累积影响的沙堆疲劳损伤累积模型。选取16Mn
和316L不锈钢材料的试验数据进行疲劳寿命预测,分析结果表明,所建立的模型能适用于不同加载顺序下的
疲劳损伤累积计算,L-H和H-L两种加载顺序下疲劳寿命的预测结果与试验结果吻合良好,其寿命预测误差
分散带基本在2倍因子内,预测精度高,便于工程应用。
关键词:损伤累积;伴随损伤;耦合效应;加载顺序;变幅疲劳
中图分类号:O346.2文献标识码:A

Researchonsandpilemodelofcumulativefatiguedamage

WENJie-ming,CHENGuo-jun,CHENJia-quan,WUYan-ru,iZHAOZhen-fei
(CollegeofMechanicalEngineering,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)

Abstract:Thefatiguedamageundervariableamplitudecyclicstressiscloselyrelatedwiththe
loadingsequencebecauseofthecyclichardeningandsofteningcycliccreepandrelaxation,andoth-
ercharacteristicsofmaterials.Manydomesticandforeignresearchershaveproposedmodelsofdam-
ageaccumulation,butsomemodelsarenotexplicitlydescribedeffectoftheloadingsequence.
Therefore,newconceptsoftheadjoiningdamage,apparentdamageandcoupleddamagewerepro-
posedbyanalyzingkeyfactorsaffectingfatiguedamage.Coupleddamageproducedbycoupledeffect
wascalculatedquantitativelywiththefuzzytheory.Thesandpilemodelofcumulativefatiguedam-
ageisbuiltbytakingintoaccounttheeffectsoffatiguedamageaccumulationofloadingsequence.
Fatiguelivesof16Mnand316Lstainlesssteelwerepredictedandcomparedwithtestdata.The
resultsshowedthatthemodelcanbeappliedtodifferentloadingsequenceforcalculatingaccumula-
tivefatiguedamage.PredictedresultsoffatiguelifeundertwosequencesofL-HandH-Lwerein
goodagreementwithexperimentalones.Scatterbandofpredictedlifeerrorwaswithinafactorof2.
Thismodelisconvenientforengineeringapplicationwithhighprecision.
Keywords:damageaccumulation;adjoiningdamage;coupledeffec;tloadingsequence;variable
amplitudefatigue

疲劳损伤累积理论是估算谱载荷或变幅载荷作用下材料疲劳寿命的基础,许多研究者一直致力于

收稿日期:2010-09-30;修订日期:2010-11-05
基金项目:国家自