S-N曲线的数学表达式及材料疲劳性能试验数据处理

2018-4-19 16:34| 发布者: weixin| 查看: 741| 评论: 1|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 本文主要介绍了S-N曲线的数学表达式及材料疲劳性能试验数据处理

　　S-N曲线概述

　　结构的疲劳破坏包括裂纹萌生，扩展至断裂三个阶段，这里破坏指的是裂纹萌生寿命。因此，破坏可以定义为：

　　(1) 标准小尺寸试件断裂。对于高、中强度钢等脆性材料，从裂纹萌生到扩展至小尺寸圆截面试件断裂的时间很短，对整个寿命的影响很小，考虑到裂纹萌生时尺度小，观察困难，故这样定义是合理的。

　　(2) 出现可见小裂纹，或有5%～15%应变降。对于延性较好的材料，裂纹萌生后有相当长的一段扩展阶段，不应当计入裂纹萌生寿命。小尺寸裂纹观察困难时，可以监测恒幅循环应力作用下的应变变化。当试件出现裂纹后，刚度改变，应变也随之变化，故可用应变变化量来确定是否萌生了裂纹。

　　材料的疲劳性能通常采用作用的应力范围S与到破坏时的寿命N之间的关系来描述，即S-N曲线。其中：寿命N定义为在给定应力比R下，恒幅载荷作用下循环到破坏的循环次数。

　　S-N曲线通常需要通过实验来获得。材料疲劳性能试验所用标准试件，(通常为7～10件)，在给定的应力比R下，施加不同的应力范围S，进行疲劳试验，记录相应的寿命N，即可得到图示S-N曲线。

　　由图可知，在给定的应力比下，应力范围S越小，寿命越长。当应力范围S小于某极限值时，试件不发生破坏，寿命趋于无限长。

　　由S-N曲线确定的，对应于寿命N的应力范围，称为寿命为N循环的疲劳强度。寿命N趋于无穷大时所对应的应力范围S，称为材料的疲劳极限。

　　由于疲劳极限是由试验确定的，试验又不可能一直做下去，故在许多试验研究的基础上，所谓的无穷大一般被定义为：钢材，10∧7次循环，焊接件：2*10∧6。

　　S-N曲线的数学表达式

　　由于