机械疲劳与可靠性设计PDF电子书下载

1.1　疲劳强度的重要性 1

第1章　绪论 1

1.2　疲劳发展简史 2

1.3　国内外情况与发展水平 4

1.3.1　国外情况与发展水平 4

1.3.2　国内发展情况 4

1.4　现代抗疲劳设计方法 6

1.4.1　现行的抗疲劳设计方法 6

1.4.2　抗疲劳设计的两个阶段 6

1.4.3　机械结构强度设计思想的发展和演变 7

复习思考题 10

2.1.1　疲劳破坏的特征 11

2.1.2　疲劳寿命 11

第2章　材料的疲劳强度 11

2.1　基本概念 11

2.2　金属疲劳破坏机制 12

2.2.1　疲劳裂纹的萌生 12

2.2.2　疲劳裂纹的扩展 13

2.2.3　失稳断裂 14

2.3　疲劳破坏断口分析 14

2.3.1　断口的宏观分析 14

2.3.2　断口的微观分析 15

2.3.3　构件的断口分析 15

2.4.1　试样类型 16

2.4　疲劳试验试样及其制备 16

2.4.2　试样制备 19

2.5　材料的S-N曲线 22

2.5.1　应力循环 22

2.5.2　描述材料疲劳性能的S-N曲线 23

2.5.3　S-N曲线的测定方法（左支） 25

2.6　材料的疲劳极限 27

2.6.1　材料疲劳极限的定义 27

2.6.2　材料疲劳极限的测定方法 28

2.6.3　材料疲劳极限与强度极限及其他机械性能的关系 34

2.7　对数疲劳寿命的正态分布 36

2.7.1　统计分析基础知识 37

2.7.2　正态分布概率密度函数 38

2.7.3　对数疲劳寿命的正态分布 39

2.8　材料的P-S-N曲线 41

2.8.1　定义 41

2.8.2　P-S-N曲线的测定方法 42

2.8.3　P-S-N曲线试验数据处理方法 42

复习思考题 45

第3章　影响机械零件疲劳强度的因素 47

3.1　形状因素 47

3.1.1　理论应力集中系数Kt 47

3.1.2　有效应力集中系数（疲劳缺口系数、疲劳强度降低系数）Kf（Kσ） 48

3.2.2　尺寸效应的机制和影响因素 53

3.2　尺寸效应 53

3.2.1　尺寸系数ε 53

3.2.3　尺寸系数ε的确定 54

3.3　表面加工的影响 55

3.3.1　影响机制 55

3.3.2　表面切削加工影响 56

3.3.3　切削用量的影响 57

3.3.4　表面加工系数曲线 57

3.3.5　表面加工系数与疲劳缺口系数的关系 60

3.4　平均应力的影响 60

3.4.1　极限应力线图 60

3.4.2　拉伸平均应力的影响 62

3.5.1　加载频率的影响 65

3.5　载荷持续情况的影响 65

3.5.2　应力波的影响 66

3.5.3　中间停歇的影响 66

复习思考题 66

第4章　无限寿命设计法 68

4.1　引言 68

4.2　设计计算公式 69

4.2.1　对称循环（R=-1） 69

4.2.2　简单非对称循环（R＝常数） 69

4.2.3　平均应力σm保持不变 70

4.2.4　最小应力σmin保持不变 70

4.3.2　影响系数的选取 71

4.3　σ－1与τ－1的确定方法和影响系数确定方法 71

4.3.1　σ－1与τ－1的确定方法 71

4.3.3　平均应力折算系数？σ、？τ的选取 72

4.3.4　许用安全系数的确定 72

4.4　例题 75

复习思考题 77

第5章　名义应力有限寿命设计法 78

5.1　引言 78

5.2　疲劳累积损伤 78

5.2.1　线性累积损伤理论及其应用 78

5.2.2　非线性累积损伤理论 81

5.2.3　双线性累积损伤理论 86

5.2.4　修正的线性累积损伤法 87

5.3　等幅应力下的有限寿命设计 89

5.3.1　对称循环下的有限寿命设计 89

5.3.2　非对称循环下的有限寿命设计 93

5.4　变幅应力下的有限寿命设计 95

5.4.1　分析确定零件的载荷谱和应力谱 95

5.4.2　疲劳强度校核 97

5.4.3　疲劳寿命估算 99

5.5　例题 100

复习思考题 106

6.1.1　局部应力应变分析法的出发点 108

6.1.2　局部应力应变分析法的优缺点 108

第6章　局部应力应变分析法 108

6.1 引言 108

6.1.3　局部应力应变法与名义应力法的不同之处 109

6.2　低周疲劳 109

6.2.1　循环应力－应变曲线与单调应力－应变曲线 109

6.2.2　应变－寿命（ε－N）曲线 116

6.3　计数法 118

6.3.1　雨流法的计数规则 119

6.3.2　举例 119

6.4　用局部应力应变法估算疲劳寿命 120

6.4.1　用局部应力应变法估算疲劳寿命的流程图 120

6.4.2　常幅载荷下疲劳寿命的估算 121

6.5　例题 126

6.4.3　变幅载荷下疲劳寿命的估算 126

复习思考题 133

第7章　损伤容限设计 134

7.1 引言 134

7.2　应力强度因子与断裂韧性 134

7.2.1　应力强度因子 134

7.2.2　断裂韧度 136

7.3　疲劳裂纹扩展速率 137

7.3.1 （da/dN）－△K曲线 137

7.3.2　平均应力的影响 138

7.3.3　变幅应力下的da/dN 138

7.4.1　初始裂纹尺寸ao的确定 139

7.3.4　影响疲劳裂纹扩展速率的其他因素 139

7.4　剩余寿命估算 139

7.4.2　临界裂纹尺寸ac的确定 140

7.4.3　疲劳裂纹扩展寿命估算 140

7.5　断裂控制 141

7.5.1　精心选材 141

7.5.2　结构合理布局 142

7.5.3　制订合理的检验程序 142

7.5.4　控制安全工作应力 142

复习思考题 144

8.1　可靠性的基本概念 146

8.1.1　可靠性研究的重要性及发展概况 146

第8章　疲劳强度的可靠性设计 146

8.1.2　可靠性技术 147

8.1.3　可靠性设计 149

8.1.4　衡量可靠性的尺度 151

8.2　正态分布函数及其代数运算 157

8.2.1　二元随机变量 157

8.2.2　正态分布函数的代数运算 160

8.3　疲劳强度的可靠性设计方法 161

8.3.1　疲劳强度概率分布图 161

8.3.2　应力－强度分布的干涉模型 162

8.3.3　可靠度计算 164

8.4　系数修正 165

8.4.1　基本影响系数 166

8.4.2　不同应力比r对应的疲劳极限 167

8.5　安全系数的确定 169

8.5.1　安全系数n 169

8.4.3　零件的疲劳极限 169

8.5.2　附加安全系数n1 170

8.6　例题 170

8.7　威布尔分布 181

8.8　可靠度的置信度 186

复习思考题 189

9.1.1　对称循环下的复合应力疲劳 190

9.1.2　对称循环下的弯扭复合疲劳 190

9.1　复合应力疲劳 190

第9章　特殊载荷与环境下的疲劳强度 190

9.1.3　非对称循环下的复合应力疲劳 193

9.2　冲击疲劳 197

9.3　腐蚀疲劳 198

9.3.1　引言 198

9.3.2　腐蚀介质的影响 199

9.3.3　预腐蚀疲劳 200

9.3.4　气相疲劳 201

9.3.5　水介质疲劳 202

9.3.6　应力条件与试样情况的影响 203

9.3.7　腐蚀疲劳的设计方法 205

9.3.8　腐蚀疲劳的试验方法与试验装置 206

9.4.2　高温疲劳 209

9.4.1　低温疲劳 209

9.4　高低温疲劳与热疲劳 209

9.4.3　热疲劳 214

9.5　微动磨损疲劳与接触疲劳 215

9.5.1　微动磨损疲劳 215

9.5.2　接触疲劳 219

复习思考题 222

参考文献 224

附录 225

附表A　给定可靠度R=P（ξ＞xp）下的标准正态偏量up和对数疲劳寿命xp 225

附表B　t分布数值表 227

附表C　由连接系数z求可靠度R 228

附表F　标准离差修正系数？ 229

附表E　由可靠度R（0.5～0.999999999）求连接系数z 229

附表D　由可靠度R（0.5～0.99）求连接系数z 229

附表G　20种常用国产材料标准光滑旋转弯曲试样或漏斗型旋转弯曲试样P-S-N曲线的ap与bp值 230

附表H　20种常用国产材料标准缺口试样P-S-N曲线的ap与bp值 231

附表I　某些美国工程合金的单调与循环应变特性 232

附表J　某些国产金属材料的单调与循环应变特性 233

附表K　20种常用国产材料的疲劳极限及标准缺口试样（缺口半径r=0.75mm,Kt=2）的疲劳极限 234

附表L　调质结构钢的疲劳极限均值及标准离差 235

附表M　铝合金的疲劳极限均值及标准离差 239

附表N　｜？｜的起码值 241

附表O　调质结构钢的疲劳极限均值及标准离差 242

附表P　30CrMnSiA＊钢和40CrNiMoA＊钢在r=-1时的应力集中敏感系数q 243

附表Q　疲劳缺口系数的变异系数 243