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1、JournalofMechanicalStrength2010,32(6):993996金属材料疲劳极限估算的多参数经验公式EMPIRICALEQUATIONOFFATIGUELIMITFORMETALMATERIALS马少俊胡本润刘建中王利发(北京航空材料研究院,北京100095)MAShaoJunHUBenRunLIUJianZhongWANGLiFa(BeijingInstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100095,China)摘要综合考虑多种材料体系中应力比R和应
2、力集中系数Kt对材料疲劳极限D值的影响,提出估算金属材料D值的四参数经验公式,并对其进行验证和分析。结果表明,该式适用于不同R和Kt条件下的铝合金、结构钢和钛合金,且精度较高,使用方便。关键词疲劳极限静强度经验公式应力集中应力比中图分类号O346.2AbstractAfourparameterempiricalequationtoestimatefatiguelimitDofmetalmaterialswasproposedandverified.Theequationcantakeaccountoftheeffec
3、tsofstressratioRandstressconcentrationfactorKtonthefatiguelimit.Formanyaluminumalloys,structuresteelsandtitaniumalloys,theresultspredictedbytheequationagreewellwiththoseobtainedbythetests.Theproposedequationisuniversalformaterialsexaminedhencesimpleandeasytouse,yetstillp
4、redictsfatiguelimitswithreasonableaccuracy.KeywordsFatiguelimit;Staticstrength;Empiricalequation;Stressconcentration;StressratioCorrespondingauthor:MAShaoJun,Email:mashaojun0627@126.com,Tel:+861062496711,Fax:+861062496733Manuscriptreceived20080304,inrevisedform20090
5、216.和应力集中系数Kt对材料疲劳极限D值的影响,给出引言求解金属材料D值的四参数经验公式,并对其进行验疲劳极限D亦称疲劳强度或耐久极限,其定义证和分析。7为,当载荷循环数达到10次试样仍然不发生疲劳断1经验公式的提出和表述裂,此时对应的最大应力为材料的条件疲劳极限。由于[1]9193[2]3235D值在众多工程设计中具有重要的使用价值,因而获以往的研究表明,材料在循环周次为7取材料的D值是一项很有意义的工作。目前,尚未出10下的光滑对称弯曲疲劳极限-1与抗拉强度b存现能够揭示材料D值物理本质的成熟的理论模型,
6、因在较好的相关性,因而在一定程度上可以用b估算而难以通过理论计算得到,而主要是依靠标准化的疲-1,并称-1b为材料的疲劳比。表1中给出一些金3235劳试验获得材料的D值。但是,由于测定D值的试验属材料的疲劳比。文献[2]中给出求解结构钢-1需要耗费大量的时间和经费,因此选择用一些较易得的表达式如下到的材料基本性能来关联其D值将会是一个可行的-1=0.43b+38(1)办法。目前使用最多的关系是以材料的抗拉强度b估或-1=0.46b(2)[1]9193[2]3235[3]243349[4]算D的公式。然
7、而研究表明,循环不难发现,上述估算关系可以得到材料的对称弯应力比R和试样的应力集中系数Kt都会对D值产生曲疲劳极限-1。材料的轴向拉压疲劳强度D则可通[2]108明显的影响,但上述比例公式却没有体现出这些因素过下式进一步求得。与材料D值的关联性,因此这样简单的线性描述是很D=0.8-1(3)粗糙的。然而即便使用式(3),也只能得到R=-1、Kt=1本文在对大量可靠的疲劳试验数据进行系统研究条件下的D值,因此这种简单估算式的适用范围是很和分析的基础上,综合考虑多种材料体系中应力比R有限的。此外,-1b的浮动范围亦稍嫌大。
8、但是这些20080304收到初稿,20090216收到修改稿。马少俊,男,1978年6月生,甘肃省平凉市人,回族。工程师,研究方向为疲劳断裂、寿命预测。994机械强度201
