第1章 概论 1
1．1 常用术语 1
1．2 疲劳发展史 5
1．3 疲劳分类 7
1．4 金属疲劳破坏机理 8
1．4．1 疲劳裂纹萌生 8
1．4．2 疲劳裂纹扩展 9
1．4．3 失稳断裂 11
1．5 疲劳断口的形貌特征 11
1．5．1 宏观形貌特征 11
1．5．2 微观形貌特征 13
1．6．2 现行的抗疲劳设计方法 14
1．6．1 抗疲劳设计准则 14
1．6 抗疲劳设计方法 14
1．6．3 分析与试验 15
1．6．4 展望 16
第2章 疲劳极限和疲劳图 17
2．1 S-N曲线 17
2．1．1 引言 17
2．1．2 测定方法 18
2．1．3 金属材料的S-N曲线 20
2．1．4 理想化的S-N曲线 21
2．2 疲劳极限 22
2．2．1 引言 22
2．2．2 测定方法 22
2．2．4 材料疲劳极限与抗拉强度间的关系 26
2．2．3 金属材料的疲劳极限数据 26
2．2．5 加载方式、横截面形状和方向性影响 28
2．3 概率密度函数 29
2．4 p-S-N曲线 31
2．4．1 引言 31
2．4．2 测定方法 31
2．4．3 金属材料的p-S-N曲线 33
2．5 疲劳极限线图 33
2．5．1 Smith图 33
2．5．2 Haigh图 34
2．6 等寿命图 34
3．1 缺口效应 35
3．1．1 理论应力集中系数 35
第3章 影响疲劳强度的因素 35
3．1．2 疲劳缺口系数 41
3．2 尺寸效应 47
3．3 表面加工方法的影响 48
3．3．1 影响机理 48
3．3．2 切削用量的影响 50
3．3．3 表面加工系数线图 50
3．3．4 表面加工对疲劳缺口系数的影响 52
3．4 平均应力的影响 52
3．4．1 拉伸平均应力的影响 53
3．4．2 压缩平均应力的影响 54
3．4．3 扭转平均应力的影响 54
4．1 概述 56
3．5 其它因素的影响 56
3．5．1 加载频率的影响 56
3．5．3 中间停歇的影响 57
3．5．2 应力波形的影响 57
第4章 疲劳累积损伤理论 58
4．2 线性累积损伤理论 58
4．2．1 Miner法则 58
4．2．2 相对Miner法则 59
4．3 双线性累积损伤理论 59
4．4 非线性累积损伤理论 60
4．4．1 损伤曲线法 60
4．5 各种疲劳累积损伤理论的寿命估算精度对比 62
4．6 损伤极限 63
4．4．2 Corten-Dolan理论 65
第5章 常规疲劳设计 65
5．1 无限寿命设计 65
5．1．1 单轴应力下的无限寿命设计 65
5．1．2 多轴应力下的无限寿命设计 70
5．2 有限寿命设计 73
5．2．1 单轴应力下的有限寿命设计 74
5．2．2 多轴应力下的有限寿命设计 80
第6章 随机疲劳 81
6．1 概述 81
6．2 计数法 81
6．3 程序载荷谱编制 85
6．4 随机疲劳强度计算 86
6．5 随机疲劳试验方法 87
第7章 低周疲劳 89
7．1 材料的应力-应变响应 89
7．1．1 单调应力-应变曲线 89
7．1．2 循环应力-应变曲线与迟滞回线 90
7．2 应变-寿命曲线 91
7．3 低周疲劳寿命估算方法 94
7．4 低周疲劳试验方法 95
7．5 低周应变疲劳数据 95
第8章 局部应力应变法 100
8．1 概述 100
8．2 疲劳寿命估算方法 101
8．2．1 载荷-应变标定曲线法 101
8．2．2 修正Neuber法 104
8．3 推广应用于高周疲劳 106
第9章 损伤容限设计 108
9．1 概述 108
9．2 线弹性断裂力学 108
9．3 疲劳裂纹扩展速率 110
9．4 剩余寿命估算 112
9．5 断裂控制 114
第10章 概率疲劳设计 116
10．1 概述 116
10．2 应力-强度干涉模型求可靠度 116
10．3 无限寿命下的概率疲劳设计 122
10．4．1 等幅应力下的概率疲劳设计 126
10．4 有限寿命下的概率疲劳设计 126
10．4．2 变幅应力下的概率疲劳设计 127
10．4．3 疲劳寿命的可靠性估算 129
10．5 可靠度的置信水平 130
10．6 概率疲劳设计数据 130
第11章 环境疲劳 136
11．1 腐蚀疲劳 136
11．1．1 综述 136
11．1．2 分述 137
11．1．3 各种影响因素对腐蚀疲劳强度的影响 140
11．1．4 腐蚀疲劳设计方法 142
11．1．5 腐蚀疲劳试验方法及试验装置 143
11．2 低温疲劳 144
11．1．6 腐蚀疲劳裂纹扩展 144
11．3 高温疲劳 145
11．3．1 引言 145
11．3．2 金属的高温疲劳性能 145
11．3．3 影响金属高温疲劳性能的因素 147
11．3．4 高温疲劳寿命估算方法 150
11．4 热疲劳 152
11．4．1 热应力与热疲劳 152
11．4．2 热疲劳寿命估算方法 152
11．4．3 热疲劳试验方法 154
11．5 微动磨损疲劳 154
11．6 接触疲劳 156
11．6．2 接触应力 157
11．6．1 失效机理 157
11．6．3 影响接触疲劳强度的因素 159
11．6．4 接触疲劳强度计算方法 160
11．6．5 接触疲劳试验方法 161
11．7 冲击疲劳 161
第12章 典型零部件的抗疲劳设计 165
12．1 轴的抗疲劳设计 165
12．1．1 轴的受力特点与疲劳破坏部位 165
12．1．2 名义应力计算 165
12．1．3 疲劳强度校核 166
12．2 曲轴的抗疲劳设计 167
12．2．1 连杆轴颈的疲劳强度校核 167
12．1．4 影响系数和安全系数的确定方法 167
12．2．2 主轴颈的疲劳强度校核 170
12．2．3 曲柄臂的疲劳强度校核 170
12．3 齿轮的抗疲劳设计 174
12．3．1 渐开线圆柱齿轮传动 174
12．3．2 圆弧齿轮传动 181
12．3．3 锥齿轮传动 184
12．4 滚动轴承的抗疲劳设计 188
12．4．1 引言 188
12．4．2 按额定动负荷选择轴承 188
12．4．3 按额定静负荷选择轴承 190
12．5 弹簧的抗疲劳设计 191
12．5．1 螺旋弹簧 191
12．4．4 滚动轴承的极限转速 191
12．5．2 板弹簧 193
12．6 压力容器的抗疲劳设计 195
12．6．1 应力分析 195
12．6．2 低周疲劳设计 198
12．6．3 损伤容限设计 203
第13章 联接和接头的疲劳强度 210
13．1 轴向受力的螺纹联接 210
13．1．1 轴向螺纹联接的载荷和载荷分配 210
13．1．2 轴向螺纹联接的抗疲劳设计 213
13．1．3 提高轴向螺纹联接疲劳强度的方法 215
13．2．1 销钉-凸耳接头 218
13．2 销钉-凸耳、螺栓和铆接接头 218
13．2．2 螺栓接头 221
13．2．3 铆接接头 222
13．3 焊接接头 225
13．3．1 焊接接头的疲劳断裂性能 225
13．3．2 影响焊接接头疲劳强度的因素 227
13．3．3 焊接接头的抗疲劳设计方法 241
第14章 提高零构件疲劳强度的方法 245
14．1 合理选材 245
14．2 改进结构和工艺 246
14．2．1 改进结构 246
14．2．2 改进工艺 246
14．3．1 引言 248
14．3 表面强化 248
14．3．2 表面淬火 250
14．3．3 表面化学热处理 251
14．3．4 表面冷作 252
14．3．5 硬化层厚度对疲劳强度的影响 256
14．3．6 表面强化零件的抗疲劳设计方法 256
14．4 表面防护 257
14．5 合理操作与定期检修 258
附录 抗疲劳设计图表 259
附录A 材料疲劳极限 259
附录B 理论应力集中系数 272
附录C 缺口效应 301
附录D 尺寸效应 315
附录E 表面加工影响 321
附录F S-N曲线和p-S-N曲线 324
附录G 平均应力影响 361
附录H 复合应力下的疲劳强度 398
附录I 环境影响 400
附录J 表面处理影响 431
附录K 低周应变疲劳特性 444
附录L 断裂韧度和疲劳裂纹扩展 469
附录M 疲劳累积损伤 484
附录N 典型零部件的疲劳强度 485
附录O 接头的疲劳强度 515
附录P 数据处理及概率疲劳设计附表 550
附录Q 安全系数 557
参考文献 560