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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。
* 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
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摘要 — 抗疲劳性能是用于航空航天和其他运输工具的柔性结构的主要特性之一。因此,在设计阶段特别注意评估寿命抗性参数。实际上,许多数值和分析方法可用于此目的,因为已经评估了标准化的实验测试程序。本文以电动机铜条为例,介绍了预测疲劳特性的主要分析和数值方法。然后,通过模拟操作条件下的实验活动验证了估计数据,揭示了不同模型的优点和缺点。关键词 — 疲劳分析模型、疲劳试验、有限元模型、机械疲劳、S-N 曲线。
摘要 我在这里主要谈论美国能源部科学办公室的国家光源对研究和国家需求的影响,主要涉及能源存储和先进材料。同步加速器光源是大型设施,不适合单个学术或工业实验室运行。然而,这些由美国能源部科学办公室基础能源科学计划资助并由国家实验室运营的设施使学术团体和工业用户能够进行高影响力的研究,否则这些研究将无法进行。它们推进了我们对从原子到我们亲眼所见的长度尺度的物质的科学理解。它们提供了对动力学的洞察,从化学键形成和断裂的超快时间尺度到需要一年多时间的缓慢机械疲劳过程。它们使我们能够以三维方式绘制准备满足国家和世界能源和水需求的材料组成。
第二版于 2016 年出版,共计印刷了 450 份数字版,并从 NIST 网站下载了数千份。第二版比第一版大 15%,包含 300 幅新插图,总共近 1000 个图表。第二版更正了许多小错误和一些大错误,例如对邻近照明的描述。第二版增加了有关断口分析历史的信息,并包含许多更新和新显微镜技术的示例。第二版增加了有关边缘碎裂、热应力和热冲击、压缩断裂、机械疲劳、慢裂纹扩展机制和陡坎的新信息。第二版引入了新术语,包括“阶梯状裂纹”、“远场应力”、“微观结构裂纹”和“格里菲斯缺陷”。第六章“起源”的内容显著扩展,增加了有关气泡、烧成裂纹、尖点和几何尖点的新图表。第二版还添加了许多新的牙科陶瓷和牙科复合材料示例。
海洋能源结构通常由先进的复合材料制成,在使用过程中会受到极端海洋环境的影响。在极端海洋环境中,海水流和波浪反复加载结构,从而导致两种环境条件:水侵入和机械疲劳。在之前的研究中,这两种环境条件是按顺序应用的,其中复合材料样品经过老化,然后进行机械测试。为了了解动态载荷和水侵入对复合材料的综合影响,本研究涉及在水箱中对复合材料试样进行静态和疲劳四点弯曲测试。水箱的设计和制造适合 100 kN 或 250 kN 负载框架。水下疲劳测试的弯曲强度值、失效循环和失效模式结果将用于指导海洋能源结构设计。试样规模测试方法将用于扩大规模并为后续子组件测试和标准制定提供参考。根据知情标准设计海洋能源结构的好处是降低终生成本并提高可靠性和能源产量,最终实现可持续的低碳能源系统。