一种新的多轴疲劳损伤参量.pdf

1 9 9 7年 4 月东北大学学报; 自然科学版 G A p r. 1 9 9 7
第 18 卷第 2 期 Jou rnalofN o rtheastern U n iversity ; N atu ral Science G V o l118KN o. 2
一种新的多轴疲劳损伤参量X
尚德广①王德俊②周志革
; 东北大学机械工程学院K沈阳 110006G
摘要基于临界面法提出一种与加载路径无关的多轴疲劳损伤参量K该参量考虑临界损伤
平面上的最大剪切应变幅和法向应变程两个参数K并利用V on M ises 准则将两参数合成一个
等效损伤参量. 结果表明K本文所提出的多轴疲劳损伤参量既可用于多轴比例循环加载K也可
用在非比例加载条件下. 用其预测多轴疲劳寿命K误差约在 115 个因子之内.
关键词多轴疲劳K比例加载K非比例加载K临界损伤平面K寿命预测.
分类号 TH 114
服役中的工程零部件通常承受多轴循环载荷作用. 即使在单轴外载作用下K由于零部件本
身几何形状比较复杂K其局部仍为多轴应力状态. 尤其在循环载荷分量以不同的相位作用时K
在一个循环期间应力应变主轴会发生旋转K即发生了非比例加载现象. 对于比例应变控制加
载K可利用等效应变法将多轴加载转变为单轴情况来处理. 但在非比例加载下K由于加载路径
的影响K会使材料产生附加强化K结果会导致疲劳寿命缩短的现象[1 ]. 目前对于多轴疲劳寿命
预测多选用临界面法K即将临界面上的最大剪切应变和法向应变两个参数作为损伤参量. 文献
[2 ]对比例加载和非比例加载分别提出如下两种形式的损伤参量P
$ Cm ax
2 + S En = f ***@N iS @比例加载S ***@1S
j 1
j
$ Cm ax [***@1 + S ******@2En
Cm ax S ] = f ***@N iS @非比例加载S ***@2S
其中PCm ax YEn 分别为临界面上的最大剪切应变和法向应变YS Yj 为材料常数.
可见上两式是半经验公式Y本身物理意义不明确Y用其预测疲劳寿命会产生较大的误差.
本文以拉2扭薄壁试件为研究对象Y在分析临界面上的 Cm ax 和 En 变化特点的基础上Y提出
一个不含材料常数具有明确物理意义的多轴疲劳损伤参量Y并结合M an son2Coffin 方程进行
了多轴疲劳寿命预测.
1 多轴循环加载下在应变变化特性
对于多轴拉2扭薄壁试件如图 1 所示Y在应变控制加载条件下Y施加应变可由应变张量来表示^
1
Ex x Cx y 0
2
1 ***@3S
Cx y - MEx x 0
2
0 0 - MEx x
X 1996206207 收到. ①男K33K博士研究生M②男K61K教授K博士生导师.
国家教委博士点基金资助项目; 编号P9414501G.
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如果加载为正弦波Y即
Ex x = Ea sinXt ***@4S
Cx y = Ca ******@Xt - US ***@5S
其中YEa