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第一章 传感器和数据采集 1

1.1引言 1

1.2应变片的基本原理 1

1.2.1应变片的阻抗和激励电压 3

1.2.2应变片长度 4

1.2.3应变片材料 4

1.2.4应变片的布置 5

1.3惠斯通电桥简介 7

1.3.1平衡电桥 8

1.3.2恒流惠斯通电桥 9

1.3.3恒压惠斯通电桥 11

1.4恒压应变片电桥输出 12

1.5应变片和引线补偿 14

1.5.1双引线布置 14

1.5.2三引线布置 15

1.5.3引线信号衰减 15

1.5.4补偿应变片 16

1.6应变片电桥标定 16

1.7应变片传感器的布置 17

1.7.1弯曲悬臂梁 17

1.7.2带轴向载荷补偿的弯曲悬臂梁 18

1.7.3带弯曲补偿的拉压载荷传感器 19

1.7.4剪切力载荷传感器 19

1.7.5扭转传感器 19

1.7.6商用S型载荷传感器 20

1.8矩阵基载荷传感器设计 20

1.8.1灵敏度系数矩阵 21

1.8.2矩阵方法潜在的误差源 22

1.9传感器（应变片）的放置和研究区域的识别 22

1.9.1脆性涂层方法 23

1.9.2光弹应力涂层 23

1.9.3光学应力测量方法 23

1.10温度测量介绍 25

1.10.1热电偶特性 25

1.10.2热敏电阻 27

1.10.3电阻温度计和电阻式温度检测器 27

1.10.4辐射测量法 27

1.10.5光学高温计 28

1.10.6态变温度测量法 28

1. 11通用测量系统 29

1. 11.1元器件用途 29

1.11.2源载荷 30

1.11.3在调节级滤除无用信号 30

1.12数据采集 32

1.12.1信号调节模块 33

1.12.2模／数转换 33

1.12.3采样频率 34

1.12.4混叠误差 34

1.12.5采样率确定 37

1.12.6频域分析 37

1. 13数据校验 37

1.13.1统计决策 38

1.13.2试验数据校验 38

1.14转轴的数据传输 41

1.14.1滑环总成 41

1.14.2遥感测量系统 42

1.15 虚拟仪器系统及其层次结构 42

参考文献 43

第二章 疲劳损伤理论 44

2.1引言 44

2.2疲劳损伤机理 44

2.3累积损伤模型——损伤曲线法 46

2.4线性损伤模型 51

2.5曼森和哈尔福德提出的双线性损伤准则 53

2.6结论 59

参考文献 59

第三章 循环计数法 61

3.1引言 61

3.2单参数循环计数法 62

3.2.1幅度穿越循环计数 62

3.2.2波峰-波谷循环计数 63

3.2.3区间计数 64

3.3二参数循环计数法 65

3.3.1三点循环计数方法 65

3.3.2四点循环计数法 70

3.4载荷-时间历程的再造 73

参考文献 75

第四章 基于应力的疲劳分析和设计 76

4.1引言 76

4.2应力-寿命（S-N）和疲劳极限试验 79

4.2.1有限寿命区域中疲劳数据的分析 81

4.2.2有限寿命区域中的设计S-N曲线 84

4.2.3疲劳强度试验 89

4.3基于极限拉伸强度估算零件S-N曲线 96

4.3.1方法学 98

4.3.2钢的极限拉伸强度估算 98

4.3.3 103次循环时疲劳强度的估算 99

4.3.4疲劳极限估算 99

4.4切口效应 107

4.4.1切口对疲劳极限的影响 108

4.4.2切口对中、低疲劳寿命的影响 113

4.4.3切口零件疲劳寿命的评估 114

4.5平均应力效应 117

4.6组合比例载荷 132

附录 可靠性系数Cse的推导 137

参考文献 138

第五章 基于应变的疲劳分析和设计 142

5.1引言 142

5.2试验测试项目 143

5.2.1试样制作 143

5.2.2试验设备 144

5.2.3试验方法和程序 144

5.3材料的单向和循环应力-应变特性分析 146

5.3.1单向力学特性 146

5.3.2循环材料特性 148

5.4平均应力修正法 164

5.4.1莫洛平均应力修正法 164

5.4.2史密斯-沃森-腾普（SWT）模型 165

5.5循环和疲劳特性的估计 171

5.6切口分析 173

5.6.1名义弹性特性 176

5.6.2有效截面的名义总屈服应力 178

参考文献 184

第六章 断裂力学和疲劳裂纹扩展 187

6.1引言 187

6.2基于线弹性的应力集中 187

6.2.1椭圆孔 187

6.2.2圆孔 188

6.2.3椭圆孔的极限情况 189

6.3格里菲斯的脆性材料断裂理论 189

6.4基于线弹性断裂力学（LEFM）的断裂参数 190

6.4.1三种基本加载方式 190

6.4.2线弹性材料的裂纹尖端渐近场 191

6.4.3简单几何形状和加载条件下应力强度因子的解法 193

6.4.4线弹性材料的非奇异裂纹尖端渐近场 197

6.4.5圆形和椭圆形裂纹 198

6.5线弹性断裂力学（LEFM）塑性区域的尺寸和要求 201

6.5.1 I型裂纹前端塑性区域尺寸的估算 201

6.5.2在Ⅰ型加载条件下，塑性区域尺寸和形状的估算 203

6.5.3线弹性断裂力学的必要条件 205

6.5.4断裂韧度试验 206

6.5.5单调加载和循环加载条件下的塑性区 207

6.5.6位移控制条件下的能量释放率 208

6.6基于线弹性断裂力学的疲劳裂纹扩展 210

6.6.1剩余寿命 210

6.6.2裂纹扩展特性 210

6.6.3沃克方程 212

6.6.4福尔曼方程 213

6.6.5寿命估算 214

参考文献 218

第七章 点焊的疲劳 221

7. 1引言 221

7. 2电阻点焊 221

7.3样本试验 223

7.4疲劳寿命计算技术 224

7.4.1基本载荷-寿命分析 225

7.4.2结构应力法 226

7.4.3应力强度方法 233

参考文献 238

第八章 加速疲劳试验准则的制定 240

8.1引言 240

8.2测功机试验的发展过程 241

8.2.1回转力矩分布图 242

8.2.2 RMH循环外推法 244

8.2.3 RMH分位数外推法 244

8.2.4损伤分析 245

8.2.5测功机试验规程的制定 246

8.3机械零件寿命试验系统的开发 250

8.3.1雨流循环外推法 250

8.3.2雨流循环分位数外推法 255

8.3.3块载荷循环试验的开发 256

参考文献 258

第九章 可靠性试验验证 259

9.1简介 259

9.2二项检验法 260

9.3有限总体的二项检验法 261

9.4威布尔分析法（试验至失效） 263

9.5延长试验法 265

9.6几乎没有失效的可靠性数据威布尔分析 266

9.7有偏抽样法 267

9.8贝叶斯分析法 269

9.9步进应力加速寿命试验法 271

9.9.1步进应力加速试验（SSAT模型） 271

9.9.2 αβ和y的估计 272

9.10比较试验解析法 274

9.11可维修系统的可靠性预测 275

附录 278

参考文献 287

第十章 频域疲劳分析 288

10.1引言 288

10.2随机时间样本 288

10.3随机过程 290

10.4傅里叶分析 292

10.5谱密度 294

10.6窄带随机过程的幅度穿越率 298

10.7窄带随机过程下的疲劳失效模型 300

10.8宽带随机过程下的疲劳失效模型 303

参考文献 307

人名、地名、机构中英文对照表 309