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 12
1.6 抗疲劳设计方法 15
1.6.1 抗疲劳设计准则 15
1.6.2 现行的抗疲劳设计方法 15
1.6.3 分析与试验 16
1.6.4 展望 17
第2章 疲劳极限和疲劳图 18
2.1 S-N曲线 18
2.1.1 概述 18
2.1.2 测定方法 19
2.1.3 金属材料的S-N曲线 22
2.1.4 理想化的S-N曲线 42
2.2 疲劳极限 42
2.2.1 概述 42
2.2.2 测定方法 43
2.2.3 金属材料的疲劳极限数据 46
2.2.4 材料疲劳极限与抗拉强度间的关系 62
2.2.5 加载方式、横截面形状和方向性影响 67
2.3 概率密度函数 68
2.4 p-S-N曲线 69
2.4.1 概述 69
2.4.2 测定方法 70
2.4.3 金属材料的p-S-N曲线 75
2.5 疲劳极限线图 87
2.5.1 Smith图 87
2.5.2 Haigh图 88
2.6 等寿命图 94
第3章 影响疲劳强度的因素 109
3.1 缺口效应 109
3.1.1 理论应力集中系数 113
3.1.2 疲劳缺口系数 141
3.2 尺寸效应 157
3.3 表面加工方法的影响 164
3.3.1 影响机理 164
3.3.2 切削用量的影响 165
3.3.3 表面加工系数线图 166
3.3.4 表面加工对疲劳缺口系数的影响 170
3.4 平均应力的影响 171
3.4.1 平均拉应力的影响 171
3.4.2 平均压应力的影响 174
3.4.3 扭转平均应力的影响 175
3.5 其他因素的影响 177
3.5.1 加载频率的影响 177
3.5.2 应力波形的影响 178
3.5.3 中间停歇的影响 178
第4章 疲劳累积损伤理论 179
4.1 概述 179
4.2 线性累积损伤理论 180
4.2.1 Miner法则 180
4.2.2 相对Miner法则 180
4.3 双线性累积损伤理论 182
4.4 非线性累积损伤理论 182
4.4.1 损伤曲线法 182
4.4.2 Corten-Dolan理论 183
4.5 损伤极限 184
第5章 常规疲劳设计 186
5.1 无限寿命设计 186
5.1.1 单轴应力下的无限寿命设计 186
5.1.2 多轴应力下的无限寿命设计 194
5.2 有限寿命设计 199
5.2.1 单轴应力下的有限寿命设计 199
5.2.2 多轴应力下的有限寿命设计 211
第6章 随机疲劳 213
6.1 概述 213
6.2 计数法 213
6.3 程序载荷谱编制 216
6.4 随机疲劳强度计算 218
6.5 随机疲劳试验方法 218
第7章 低周疲劳 220
7.1 材料的应力－应变响应 220
7.1.1 单调应力－应变曲线 220
7.1.2 循环应力－应变曲线与迟滞回线 221
7.2 应变－寿命曲线 223
7.3 低周疲劳寿命估算方法 226
7.4 低周疲劳试验方法 226
7.5 低周应变疲劳数据 227
第8章 局部应力应变法 244
8.1 概述 244
8.2 疲劳寿命估算方法 246
8.2.1 载荷－应变标定曲线法 246
8.2.2 修正Neuber法 249
8.3 推广应用于高周疲劳 251
8.4 多轴应变下的局部应力应变分析法 252
8.4.1 对称循环 252
8.4.2 非对称循环 254
第9章 损伤容限设计 256
9.1 概述 256
9.2 线弹性断裂力学 256
9.3 疲劳裂纹扩展速率 262
9.4 剩余寿命估算 270
9.5 裂纹体的无限寿命疲劳强度计算 272
9.6 断裂控制 272
第10章 概率疲劳设计 274
10.1 概述 274
10.2 应力－强度干涉模型求可靠度 276
10.3 无限寿命下的概率疲劳设计 282
10.3.1 正态分布下的概率疲劳设计 282
10.3.2 非正态分布下的概率疲劳设计 285
10.4 有限寿命下的概率疲劳设计 285
10.4.1 等幅应力下的概率疲劳设计 285
10.4.2 变幅应力下的概率疲劳设计 286
10.4.3 疲劳寿命的可靠性估算 288
10.5 可靠度的置信水平 289
10.6 概率疲劳设计数据 291
第11章 环境疲劳 296
11.1 腐蚀疲劳 296
11.1.1 概述 296
11.1.2 应力腐蚀 297
11.1.3 预腐蚀疲劳 297
11.1.4 气相疲劳 298
11.1.5 水介质疲劳 299
11.1.6 腐蚀疲劳S-N曲线 306
11.1.7 各种影响因素对腐蚀疲劳强度的影响 311
11.1.8 腐蚀疲劳设计方法 318
11.1.9 腐蚀疲劳试验方法及试验装置 319
11.1.10 腐蚀疲劳裂纹扩展 319
11.2 低温疲劳 320
11.3 高温疲劳 323
11.3.1 概述 323
11.3.2 金属的高温疲劳性能 323
11.3.3 影响金属高温疲劳性能的因素 330
11.3.4 高温疲劳寿命估算方法 334
11.4 热疲劳 336
11.4.1 热应力与热疲劳 336
11.4.2 热疲劳寿命估算方法 336
11.4.3 热疲劳试验方法 338
11.5 微动磨损疲劳 339
11.6 接触疲劳 346
11.6.1 失效机理 346
11.6.2 接触应力 346
11.6.3 影响接触疲劳强度的因素 348
11.6.4 接触疲劳强度计算方法 349
11.6.5 接触疲劳试验方法 350
11.7 冲击疲劳 350
第12章 典型零部件的抗疲劳设计 354
12.1 轴的抗疲劳设计 354
12.1.1 轴的受力特点与疲劳破坏部位 354
12.1.2 名义应力计算 354
12.1.3 疲劳强度校核 358
12.1.4 影响系数和安全系数的确定方法 359
12.2 曲轴的抗疲劳设计 360
12.2.1 连杆轴颈的疲劳强度校核 360
12.2.2 主轴颈的疲劳强度校核 364
12.2.3 曲柄臂的疲劳强度校核 364
12.3 齿轮的抗疲劳设计 368
12.3.1 渐开线圆柱齿轮传动 368
12.3.2 圆弧齿轮传动 385
12.3.3 锥齿轮传动 394
12.4 滚动轴承的抗疲劳设计 399
12.4.1 概述 399
12.4.2 按额定动载荷选择轴承 399
12.4.3 按额定静载荷选择轴承 406
12.4.4 滚动轴承的极限转速 407
12.5 弹簧的抗疲劳设计 408
12.5.1 螺旋弹簧 408
12.5.2 板弹簧 410
12.6 压力容器的抗疲劳设计 412
12.6.1 应力分析 412
12.6.2 低周疲劳设计 415
12.6.3 损伤容限设计 420
第13章 联接和接头的疲劳强度 428
13.1 轴向受力的螺纹联接 428
13.1.1 轴向螺纹联接的载荷和载荷分配 428
13.1.2 轴向螺纹联接的抗疲劳设计 431
13.1.3 提高轴向螺纹联接疲劳强度的方法 433
13.2 销钉－凸耳、螺栓和铆接接头 436
13.2.1 销钉－凸耳接头 436
13.2.2 螺栓接头 442
13.2.3 铆接接头 444
13.3 焊接接头 448
13.3.1 焊接接头的疲劳断裂性能 448
13.3.2 影响焊接接头疲劳强度的因素 456
13.3.3 焊接接头的抗疲劳设计方法 478
第14章 提高零构件疲劳强度的方法 497
14.1 合理选材 497
14.2 改进结构和工艺 498
14.2.1 改进结构 498
14.2.2 改进工艺 500
14.3 表面强化 500
14.3.1 概述 500
14.3.2 表面淬火 502
14.3.3 表面化学热处理 505
14.3.4 表面冷作 510
14.3.5 硬化层厚度对疲劳强度的影响 519
14.3.6 表面强化零件的抗疲劳设计方法 520
14.4 表面防护 520
14.5 合理操作与定期检修 522
参考文献 523