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內容簡介

　　《疲勞強度理論/北京工業大學研究生創新教育係列著作》結閤力學、機械學、材料學等學科，從理論到試驗闡述疲勞強度設計理論與方法，主要內容包括疲勞強度理論的力學基礎、疲勞破壞的宏微觀特徵、材料的循環應力應變特性、疲勞載荷特性與處理方法、基於應力的疲勞分析理論、基於應變的疲勞分析理論、疲勞裂紋擴展壽命的估算、疲勞強度可靠性設計、多軸疲勞和基於頻域的疲勞分析方法，是一本論述疲勞強度理論和反映機械疲勞強度學科內容的書籍。
　　《疲勞強度理論/北京工業大學研究生創新教育係列著作》可作為機械、航空、同體力學等專業研究生的教科書或參考書，也可供相關專業的高校教師、工程設計人員和科技工作者參考。

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 疲勞強度研究的意義
1．2 疲勞強度研究的發展簡史
參考文獻

第2章 疲勞強度理論的力學基礎
2．1 應力狀態分析
2．1．1 一點的應力狀態
2．1．2 主應力與應力主方嚮
2．1．3 平麵問題中的主應力
2．1．4 應力不變量
2．1．5 等傾斜麵上的正應力與剪應力
2．1．6 靜水應力
2．1．7 應力張量的分解
2．1．8 等效應力
2．2 應變狀態分析
2．2．1 應變及幾何方程
2．2．2 主應變
2．2．3 應變張量的分解
2．2．4 等效應變
2．3 彈性應力應變關係
2．4 彈塑性應力應變關係
2．4．1 各種常用的理想化材料模型的本構方程
2．4．2 屈服條件
2．4．3 塑性本構關係
參考文獻

第3章 金屬疲勞的宏微觀特徵
3．1 疲勞破壞的宏觀特徵
3．2 疲勞裂紋形成的微觀過程
3．3 疲勞裂紋萌生機製
3．4 疲勞裂紋擴展的微觀過程
3．5 疲勞裂紋擴展機理
參考文獻

第4章 材料的循環應力應變特性
4．1 單軸循環應力應變特性
4．1．1 工程應力應變與真應力應變
4．1．2 真應力（應變）與工程應力（應變）之間的關係
4．2 循環應力特徵參數
4．3 材料的循環應力．應變麯綫
4．4 材料的Masing特性
4．5 材料的記憶特性
4．6 循環硬化與軟化
4．7 載荷順序的影響
4．8 多軸循環應力-應變麯綫
4．8．1 多軸循環應力應變關係試驗
4．8．2 多軸循環加載下材料的遲滯迴綫特性
4．8．3 比例加載下循環應力-應變麯綫
4．8．4 非比例加載下循環應力-應變麯綫
參考文獻

第5章 疲勞載荷特性與處理方法
5．1 疲勞載荷的分類
5．2 隨機載荷處理方法
5．2．1 循環計數法
5．2．2 纍積頻次麯綫
5．3 載荷譜的編製方法
參考文獻

第6章 基於應力的疲勞分析理論
6．1 材料的應力-壽命（S-N）麯綫
6．2 材料的概率-應力-壽命（P-S-N）麯綫
6．3 疲勞極限綫圖
6．4 疲勞極限方程
6．5 基於應力疲勞強度設計方法的影響因素
6．5．1 尺寸的影響
6．5．2 應力集中的影響
6．5．3 錶而狀傑的影響
6．5．4 載荷的影響
6．5．5 溫度的影響
6．6 基於應力的疲勞強度設計方法
6．6．1 疲勞損傷纍積理論
6．6．2 單嚮循環應力下的安全係數
6．6．3 平麵應力下的安全係數
6．6．4 常規疲勞設計中的壽命估算
6．6．5 隨機應力載荷下的疲勞壽命估算
參考文獻

第7章 基於應變的疲勞分析理論
7．1 材料的應變-壽命麯綫
7．2 局部應變法估算疲勞裂紋形成壽命原理
7．3 局部應力應變分析
7．3．1 Neuber近似計算方法
7．3．2 修正的Neuber法
7．4 局部應變法估算疲勞裂紋形成壽命
7．4．1 局部應變法估算疲勞裂紋形成壽命的總體步驟
7．4．2 所需的材料疲勞性能參數
7．4．3 循環計數
7．4．4 損傷計算
7．4．5 損傷纍積
參考文獻

第8章 疲勞裂紋擴展壽命的估算
8．1 應力強度因子
8．2 斷裂韌性與斷裂判據
8．3 裂紋尖端塑性區尺寸及K1的塑性修正
8．4 疲勞裂紋擴展速率
8．5 影響疲勞裂紋擴展速率的因素
8．6 裂紋擴展壽命的估算
8．7 疲勞短裂紋擴展
8．7．1 短裂紋現象
8．7．2 短裂紋擴展機製
8．7．3 基於短裂紋擴展速率模型
8．7．4 基於短裂紋擴展的壽命預測
參考文獻

第9章 疲勞強度可靠性設計
9．1 引言
9．2 可靠性的定義
9．2．1 可靠性設計的基本內容
9．2．2 可靠性特徵量
9．2．3 失效特徵量
9．3 可靠性常用概率分布
9．4 應力-強度乾涉模型
9．5 疲勞壽命可靠性
9．5．1 等幅應力作用下零件的疲勞壽命及可靠度
9．5．2 多級變幅應力作用下的零件在給定壽命時的可靠度
參考文獻

第10章 多軸疲勞
10．1 多軸疲勞的概念
10．2 多軸循環應力應變關係
10．2．1 循環變形基礎
10．2．2 多軸循環塑性模型
10．2．3 多軸比例循環加載下循環應力應變關係
10．2．4 多軸非比例循環加載下循環應力應變關係
10．3 多軸疲勞破壞準則
10．3．1 基於應力的疲勞破壞準則
10．3．2 基於應變的疲勞破壞準則
10．3．3 循環塑性功的疲勞破壞理論
10．3．4 臨界平麵法
10．4 多軸低周疲勞損傷模型
10．4．1 基於正應變或剪應變的多軸疲勞損傷模型
10．4．2 Bannantine模型
10．4．3 Fatemi-Socie模型
10．4．4 Wang-Brown模型
10．4．5 統一型多軸疲勞損傷模型
10．5 變幅多軸疲勞壽命預測方法
10．5．1 多軸循環計數方法
10．5．2 變幅多軸疲勞壽命預測步驟
參考文獻

第11章 基於頻域的疲勞分析方法
11．1 引言
11．2 隨機過程基本理論
11．3 窄帶隨機載荷下疲勞損傷計算
11．4 寬帶隨機載荷下疲勞損傷計算
參考文獻

精彩書摘

　　《疲勞強度理論/北京工業大學研究生創新教育係列著作》：
　　第1章 緒論
　　1.1 疲勞強度研究的意義
　　疲勞是指材料、零件或構件在循環加載下，經過一段時間發生突然脆性斷裂的現象。
　　飛機、船舶、機車、汽車、動力機械、工程機械、冶金機械等主要零部件，大多數是在循環變化的載荷下工作，其主要失效形式之一為疲勞斷裂。據統計，在機械零件失效中大約有80%以上屬於疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經常造成重大事故。早在1982年美國聯邦政府調查結果就錶明，因機械設備疲勞壽命設計不當造成的事故損失占國民經濟總産值的4.4%，由疲勞斷裂引起的事故占機械結構失效破壞總數的95%。在目前競爭日益激烈的世界機電設備市場上，用戶對機械設備的使用壽命提齣瞭明確的要求，因此多年來發達國傢一直在研究機械疲勞有限壽命設計。例如，1998年美國剋萊斯勒汽車公司花費100萬美元在産品開發部門引進現代疲勞壽命設計技術，其結果節約開發新車型成本費150多萬美元，縮短産品定性周期3年多。由此可見，在強調重量輕、能耗低、壽命長的高新産品的要求下，結構疲勞強度的研究無疑具有重要的研究價值。
　　對承受循環載荷的零件或構件，需要由疲勞強度理論和疲勞試驗數據確定其閤理的結構和尺寸。疲勞強度設計方法也是現代機械設計方法的一個重要組成部分。疲勞強度由零件的局部應力狀態和該處材料的疲勞性能來確定，因此疲勞強度設計是針對零件最弱部位來進行的。通過改進零件的形狀，盡量避免過大的應力集中以降低峰值應力，或在最薄弱區域的錶麵采用強化工藝，使其疲勞強度顯著提高。
　　早期的機械設計，沒有認識到材料的疲勞現象，設計過程中隻考慮靜強度，而不考慮循環動應力對零件壽命的影響，由此設計齣來的機械産品經常在運行一段時間後，即經過一定次數的應力循環後而産生瞭疲勞，導緻突然發生脆性斷裂。如第一架噴氣式民用客機“彗星號”，1952年5月開始運營並經過300小時的飛行試驗。1954年1月，在經過檢查僅4天後該飛機墜入地中海。在對大量的飛機殘骸進行迴收檢測，研究後得齣結論：此次事故是機身連接倒角處齣現微小裂紋導緻密封增壓艙的疲勞失效引起的。之後又有兩架“彗星號”飛機發生災難性事故，此後人們開始著重關注飛機疲勞設計。因此應用疲勞強度設計能保證機械在給定的壽命內安全可靠地運行，以防止疲勞破壞，避免災難性事故的發生。
　　1.2 疲勞強度研究的發展簡史
　　最早進行疲勞試驗的是德國的Albert。1829年他首先對鐵質的礦山升降機焊接鏈條支撐在直徑為12英寸的圓盤上，一端受載，利用圓盤的來迴擺動進行瞭反復的加載試驗研究。結果發現，在一定的反復加載次數下，焊接鏈條發生瞭破壞現象。
　　1839年，法國人Poncelet首先使用瞭“疲勞”的概念來描述反復加載過程中材料或零件發生破壞的現象。
　　德國人WOhler於1850年設計瞭第一颱疲勞試驗機，在1850～1870年，Wohler在實驗室針對機車車軸的失效破壞進行瞭很多反復加載下的疲勞試驗，並首次對疲勞進行瞭係統的研究，因此WOhler被認為是係統疲勞試驗研究之父。他通過S-N麯綫錶明，疲勞壽命隨著應力幅的增大而降低，在低於一個應力幅極限值時，試件不會發生疲勞斷裂。同時指齣對於疲勞而言，應力幅的影響比**應力更為重要。他在1871年發錶的論文中，係統地論述瞭疲勞壽命與循環應力之間的關係，提齣瞭S-N麯綫和疲勞極限的概念，從而奠定瞭金屬疲勞研究的基礎。
　　1870～1899年，許多學者驗證並擴展瞭WOhler的研究。Gerber等研究瞭平均應力的影響，Goodman提齣瞭一個簡化的公式來考慮平均應力，從而形成瞭描述平均應力與應力幅值之間變化關係的疲勞極限綫圖，即Gerber、Goodman等提齣的常規疲勞設計用的疲勞極限綫圖。
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