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现代汽车一体化疲劳
耐久性工程
英国nCode 国际有限公司
林晓斌博士
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讲座概要
•疲劳简介
•疲劳寿命估计原理
•解决疲劳问题的策略
•一体化抗疲劳设计管理方法
•结语
疲劳简介©nCode 2000 Slide 3
疲劳失效
•在美国已经得到确认，由于产品的疲劳问题所引起的损失占国民
生产总值的4％左右(约1200
亿美元).
•中国机械工程手册在第6章“结
构疲劳强度设计”中指出：机械
零构件80％以上为疲劳破坏，
因此对于承受循环载荷的零构件
都应进行疲劳强度设计。
领域汽车
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疲劳失效所涉及的领域
•汽车、航天、航空、航海、能源、国防、铁路、海洋工程及一般的机器制造等工业领域铁路国防工程车辆机器能源农用车辆航空航天轿车Slide 6
什么是金属疲劳？
•疲劳是一种机械损伤过程，
在这一过程中即使名义应力
低于材料的屈服强度，载荷
的反复变化也将引起失效
•疲劳一般包含裂纹萌生和随
后的裂纹扩展两个过程，循
环塑性变形是金属产生疲劳
的主要原因
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小裂纹的起始和扩展
~1mm
第一阶段第二阶段位错滑移Slide 8
长裂纹的扩展
多裂纹扩展耦合
单裂纹扩展
疲劳发展简史(1/2)
•1839 年，Poncelet 首先使用“疲劳”一词。
•1849 年，英国机械工程学会（IMechE）辩论结晶理论。
•1864 年，Fairbairn 用交变载荷对船链进行了实验。
•1871 年，Wohler首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究。
发展了旋转弯曲疲劳试验，S-N曲线及疲劳极限概念。
•1886 年，Bauschinger 首先确证了应力-应变滞回线。
•1903 年，Ewing 和Humphrey 证明结晶理论是不正确的，
指出疲劳是由于塑性变形所引起。
•1910 年，Bairstow 调查了应变循环中的应力-应变响应，
提出了循环硬化和循环软化概念。
•1920 年，Griffith 研究了玻璃中的裂纹，由此诞生了断裂力学。Slide 9
Wohler疲劳试验
1871 年，Wohler 首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究。
发展了旋转弯曲疲劳试验，S-N曲线及疲劳极限概念。
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