旋转弯曲疲劳测试，金属镀层盐雾试验

旋转弯曲疲劳测试，金属镀层盐雾试验

能量法

基本假定：由相同的材料制成的构件（元件或结构细节），如果在疲劳危险区承受相同的局部应变能历程，则它们具有相同的疲劳裂纹形成寿命。

能量法的材料性能数据主要是材料的循环应力一应变曲线和循环能耗一寿命曲线。在现有的能量法中均假设各循环的能耗是线性可加的，而事实上由于循环加载过程中材料内部的损伤界面不断扩大，能耗总量与循环数之间的关系是非线性的。这一关键问题导致了能量法难于运用于工程实际。能量法可能不是一种十分合理和有前途的方法。

场强法

基本假设：由相同的材料制成的构件（元件或结构细节），如果在疲劳失效区域承受相同应力场强度历程，则具有相同疲劳寿命。此法的控制参数是应力场强度。用场强法预测结构的疲劳裂纹的形成寿命时，需要循环应力一应变曲线和S-Nf曲线（或￡-Nf曲线），分析计算较复杂。

由上述四种疲劳寿命预测方法各自的特点可知，不同的已知条件需采用不同的预测方法：如对于具有大量的疲劳性能数据的材料制成的连接件或结构件可采用名义应力法；对于具有复杂的几何外形且承受复杂载荷作用下的一些结构件可采用局部应力一应变法，尤其是瞬态的循环；一曲线和￡-Nf曲线相结合的方法；应力场强法可以用于与局部应力一应变法相同的材料疲劳性能数据，即循环a一曲线和S-N或￡-Nf曲线。

断裂力学方法

断裂力学理论是基于材料本身存在着缺陷或裂纹这一事实，以变形体力学为基础，研究含缺陷或裂纹的扩展、失稳和止裂。通过对断口定量分析得出构件在实际工作中的疲劳裂纹扩展速率（适用较广泛的是Paris疲劳裂纹扩展速率公式），合理地对零部件进行疲劳寿命估算，确定构件形成裂纹的时间，评价其制造质量，有利于正确分析事故原因。事实上这种方法解决了工程中许多灾难性的低应力脆断问题，弥补了常规设计方法的不足，现已成为失效分析的重要方法之一。

疲劳断裂是结构零部件失效的主要模式。据统计，由于结构部件失效导致的重大事故中的85%-90%与疲劳断裂有关。根据断裂力学的观点，金属结构件的疲劳破坏是由于主裂纹扩展到临界尺寸而造成的，结构的寿命取决于结构危险部位裂纹的萌生与扩展。

该方法将疲劳断裂过程分为三个阶段：

• 一是构件在交变力作用下产生初始裂纹（初始裂纹定义至今仍无统一标准，习惯上为0.5-1mm）；

• 二是裂纹开始扩展，以致产生较大宏观裂纹；

• 三是裂纹急剧扩展，迅速导致破坏，它的寿命往往很短，称瞬间断裂寿命，工程上不予考察。

按裂纹产生的时间，又可将阶段定义为始裂寿命，第二阶段定义为裂纹扩展寿命（习惯上称剩余寿命）。对寿命的度量一般以经历的循环荷载的次数来表示。该理论认为，疲劳极限是客观存在的，也就是说，当构件承受的循环荷载幅值小于该构件材料的疲劳极限时，该构件不可能因产生裂纹导致破坏，即从疲劳寿命角度考察其寿命是无限的。疲劳寿命不仅与循环载荷幅值和材料物理、化学特性有关，还与载荷的变化频率有关，故疲劳寿命有高周疲劳与低周疲劳之分。

前述名义应力法、局部应力一应变法等均是研究始裂寿命。而剩余寿命的研究，则较复杂。目前是一个热点问题，工程界尚未提出普遍接受的评估手段。

近年来，断裂力学理论得到了长足的发展，它还很不完善，断裂失效的机理还不是十分清楚，要应用该理论得出简单而准确可靠的疲劳寿命预测计算式还有待时日。

可靠性设计方法

可靠性设计方法是应用可靠性理论和设计参数的统计数据，在给定的可靠性指标下，对零部件、设备或系统进行的设计。其目的是发现和确定产品存在的隐患和薄弱环节，通过预防和改进，提高产品的固有可靠性。机械系统的可靠性研究还很不成熟，况且用可靠性设计的方法也不能解决疲劳剩余寿命评估的问题。