本论文由 Scholars' Mine(密苏里科技大学图书馆和学习资源服务)提供。本作品受美国版权法保护。未经授权的使用(包括复制再分发)需要获得版权持有人的许可。如需更多信息,请联系 scholarsmine@mst.edu。
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* 通讯作者 Ahmad Baroutaji 博士 英国伍尔弗汉普顿大学工程学院,特尔福德创新园区,Priorslee,特尔福德,TF2 9NT,英国 电话:+44 (0)1902 322981;传真:+44 (0)1902 323843 电子邮件地址:ahmad.baroutaji2@mail.dcu.ie
在静态分析研究之后,疲劳通常通过两种经典的分析形式进行研究,即 Miner 规则和“雨流计数”。Miner 规则假设,如果一个物体可以承受 N 个 S 应力水平循环,那么每个循环都会减少物体疲劳寿命的 1/N。例如,如果一根钢筋在 200 MPa 的压力下经受 90,000 个循环后失效,则每个循环都会消耗其寿命的 1/90,000。(该规则还允许通过加权平均值考虑多个载荷,这只需要稍加修改。)Miner 规则有两个主要限制:它不能考虑疲劳起始的概率,并且它不以任何方式考虑达到的应力顺序。但是,它的结果通常与测试一致,因此它已成为一种标准的分析形式。
致力于传播材料 TMF 行为领域的最新研究成果。通过疲劳和断裂委员会 E-8 的成员,ASTM 传统上对热疲劳和热机械疲劳有着浓厚的兴趣,从讨论该问题的众多 STP 中可以看出。1968 年,第一篇关于 TMF 的 ASTM 论文出现在 STP 459《高温疲劳》中。Carden 和 Slade 讨论了 Hastelloy X 在应变控制等温和 TMF 条件下的行为。《疲劳测试手册》(STP 566,出版于 1974 年)描述了一种试样热疲劳测试技术以及协和式飞机机身的结构 TMF 测试系统。STP 612,材料和部件的热疲劳(1975)是第一届关于热和热机械疲劳的综合 ASTM 研讨会的论文集。论文主题包括 TMF 测试技术、寿命预测方法以及陶瓷和定向凝固高温合金等先进材料的 TMF 行为。1988 年举行的题为“低周疲劳”(STP 942)的研讨会包含五篇关于热和热机械疲劳的论文。介绍了 TMF 测试技术、变形行为和建模以及微观结构损伤观察。第一个专门用于材料 TMF 的 ASTM STP(也是本卷的前身)是 1991 年材料 TMF 行为研讨会 (STP 1186) 的论文集。几篇论文讨论了环境攻击对承受 TMF 负载的高温合金性能和寿命建模的作用。此外,本 STP 包含两篇讨论金属基复合材料 TMF 的论文,这表明人们对此类材料在高温应用方面的兴趣正在兴起。
五十多年来,材料科学家和工程师对此研究兴趣浓厚,这些主题仍将持续受到广泛关注。在过去三十年中,ASTM 就这两个主题主办了多次研讨会,并发表了特别技术出版物 (STP) 612、1186、1263 和 1371。第四届材料热机械疲劳行为研讨会举行之际,美国在 ASTM 的主持下以及国际上在 ISO 的主持下,都在努力制定材料热机械疲劳测试的标准。该 STP 代表了从各种学科传播材料热机械疲劳行为各个方面的努力的延续。例如,材料科学家寻求更深入地了解变形和损伤发展的机制、它们如何受到微观结构的影响以及如何根据特定应用定制这种微观结构。分析师希望开发描述材料组成和损伤演变行为的工程关系和数学模型。最终,设计师寻求工程工具和测试方法来可靠且经济地创建承受循环热诱导载荷的承重结构。