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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