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目录 1

第一章 产品发展的一般程序 7

1.1设计阶段 7

1.1.1几何估计 8

1.1.2重量估计 8

1.1.3载荷估计 8

1.1.4工作应力 10

1.1.4.1名义应力的估计 10

1.1.4.2应力集中问题 10

1.1.4.4失效判据 11

1.1.4.3应力周的估计 11

1.1.5材料强度估计 12

1.2试验发展阶段 13

1.2.1服役载荷求定 13

1.2.1.1服役载荷的测量 13

1.2.1.2服役载荷求定 15

1.2.2工作应力求定 15

1.2.2.1零件 15

1.2.3材料强度求定 16

1.2.2.3整车或整机 16

1.2.2.2总成 16

1.2.4设计完善性的评定 17

1.3生产阶段 18

1.4服役阶段 18

第二章 疲劳问题的类型 22

2.1新设计 22

2.1.1目标载荷－寿命试验 22

2.1.2目标载荷－应力关系 23

2.1.3.1未知的载荷 24

2.1.3选择已知疲劳寿命的零件 24

2.1.3.2部分载荷史 25

2.1.3.3完整载荷史 26

2.1.4材料的疲劳寿命已知 26

2.1.5材料的S-N曲线未知 27

2.2设计修改 28

2.2.1变更施加于零件的应力 29

2.2.2变更零件的疲劳强度 29

第三章 疲劳特性 31

3.1疲劳失效的识别 32

3.1.1疲劳区的表面纹理 33

3.1.2疲劳裂纹的多源点 38

3.1.3扭转疲劳失效 41

3.1.4板金件的失效 41

3.2金属的疲劳特性 41

3.2.1从静特性推测疲劳特性 42

3.2.1.1疲劳曲线的预测 42

3.2.1.2疲劳极限 49

3.2.2影响疲劳特性及行为的因素 50

3.2.2.1材料因素 51

3.2.2.2施加应力的因素 53

3.2.2.3几何因素 55

3.2.2.4残余应力 60

3.3疲劳强度分析的工程处理法 63

3.3.1单轴应力状态下的长寿命疲劳失效 64

3.3.2主应力 69

3.3.3屈服理论 71

3.3.4一般应力状态下的长寿命疲劳失效 72

3.4实验室疲劳试验方法 81

3.4.1机械类型 81

3.4.1.2机械式重复弯曲机 82

3.4.1.1机械式旋转弯曲机 82

3.4.1.3闭环轴向液力机 83

3.4.1.4电磁共振重复弯曲机 83

3.4.1.5机械式扭转共振机 83

3.4.1.6轴向热疲劳机 83

3.4.2疲劳机的控制 85

3.4.3规划疲劳试验 86

3.5疲劳数据的表达 87

3.5.1疲劳的统计学性质 88

3.5.2恒寿命疲劳图解 91

3.5.3碳钢及合金钢的疲劳数据 95

3.5.4铸钢的疲劳极限 100

3.5.5石墨铸铁 102

3.5.5.1灰铸铁 102

3.5.5.2球墨铸铁 103

3.5.5.3可锻铸铁 108

3.5.6铝 108

3.5.6.1疲劳比 108

3.5.6.2应力比、温度及复杂载荷的效应 113

3.5.6.3铸件 115

3.5.6.5焊接联结 123

3.5.6.4应力升高因子及机械联结 123

3.5.6.6铝的疲劳特性小结 127

第四章 载荷及应力求定 137

4.1载荷的类型 137

4.1.1机械上的载荷 137

4.1.2零件上的载荷 139

4.1.2.1发动机零件 139

4.1.2.2齿轮 140

4.1.2.3轴类 141

4.1.2.4车架 142

4.1.2.5车轮 143

4.1.2.6链 145

4.1.3残余应力 146

4.2实验测量 147

4.2.1载荷和应力测量的方法 147

4.2.2记录数据的手段 153

4.2.2.1静指示器 153

4.2.2.2录波仪 153

4.2.2.3波峰分布分析仪 157

4.2.2.4磁带记录器 158

4.2.3测量载荷及应力的试验条件 159

4.2.3.1实际服役条件 160

4.2.3.2模拟服役条件 160

4.2.3.3实验室条件 161

4.3载荷与应力数据的表达 161

第五章 设计完善性的评定 168

5.1安全因数 169

5.2失效概率 172

5.3累积损伤理论 179

5.3.1修正S-N曲线的反斜率d 181

5.3.2应用累积损伤理论 184

第六章 对疲劳寿命的设计 188

6.1从静特性预测疲劳性能之一例 190

6.1.1全反复应变－寿命关系 190

6.1.2平均应力的效应 192

6.1.3缺口效应 193

6.1.4尺寸效应 196

6.2对高周次用途的设计 196

6.2.1曲轴的设计 196

6.2.1.1曲轴的分析法设计 197

6.2.1.2曲轴的实验法设计 201

6.2.2连杆的设计 204

6.2.2.1载荷求定 205

6.2.2.2疲劳强度求定 205

6.2.2.3评定设计的完善性 209

6.3对低周次用途的设计 211

6.3.1目标载荷－应力关系及目标载荷－寿命试验的应用 212

6.3.1.1轿车传动螺旋齿轮 212

6.3.1.2推土设备的焊接车架构件 214

6.3.2部分载荷史－尖峰载荷分析 217

6.3.2.1载荷求定 219

6.3.2.2强度求定 224

6.3.2.3寿命预测 225

6.3.3由服役应力或载荷预测寿命 228

6.3.3.1载荷测量 229

6.3.3.2齿轮的S-N曲线 230

6.3.3.3累积损伤概念 230

6.3.3.4寿命计算 231

6.3.3.5新设计应力的求定 235

6.3.3.6试验台与现场的关联 235

6.3.4谱载荷疲劳试验 236

6.3.4.1谱载荷疲劳试验的一例 239

6.3.4.2谱载荷疲劳试验各步骤小结 249

6.3.5设计一族零件以抵抗疲劳载荷 249

6.3.5.1弹簧金属在周期载荷下的强度 250

6.3.5.2应力计算 250

6.3.5.3环境效应 255

6.3.5.4设计数据 256

6.4提高零件的寿命 258

6.4.1应力水平变化对服役寿命的效应 259

6.4.2.1应力大小－频率分布函数γ 265

6.4.2S-N曲线改变对服役寿命的效应 265

6.4.2.2从过去经验中估计γ 266

6.4.2.3影响γ的因素 267

6.4.2.4标准产品的应用 268

6.4.2.5例 275

附录A 定义 283

附录B 计算S-N曲线的反斜率 286

附录C 弹簧应力公式 287

附录D 正态曲线下X后的面积 290

附录E 单位换算表 291

译后记 303