疲劳分析方法
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法引言：焊接接头在工程结构中广泛应用，其质量直接关系到工程的安全和可靠性。
疲劳分析和强度校核是焊接接头设计中必不可少的环节，本文将探讨焊接接头的疲劳分析方法和强度校核方法。
一、焊接接头的疲劳分析方法焊接接头在使用过程中会受到循环加载的作用，长期受力容易引起疲劳破坏。
因此，疲劳分析是焊接接头设计的重要一环。
1. 确定加载条件疲劳分析的第一步是确定加载条件，包括加载幅值和加载频率。
通过实际工况和使用环境，了解焊接接头在使用过程中所受到的加载情况，确定加载条件。
2. 确定应力集中区域焊接接头的应力分布通常不均匀，存在应力集中的区域。
通过有限元分析等方法，确定焊接接头的应力集中区域，为后续的疲劳分析提供准确的应力数据。
3. 确定疲劳寿命曲线根据焊接接头的材料和加载条件，确定疲劳寿命曲线。
疲劳寿命曲线描述了焊接接头在不同加载次数下的寿命，可以用于预测焊接接头的使用寿命。
4. 进行疲劳分析根据确定的加载条件、应力集中区域和疲劳寿命曲线，进行疲劳分析。
通过计算焊接接头在不同加载次数下的应力，与疲劳寿命曲线进行对比，判断焊接接头的疲劳寿命是否满足要求。
二、焊接接头的强度校核方法除了疲劳分析外，强度校核也是焊接接头设计中的重要环节。
强度校核旨在保证焊接接头在正常工作条件下不发生塑性变形和破坏。
1. 确定加载条件强度校核的第一步是确定加载条件，包括静载和动载。
静载是指焊接接头所受到的常规静态加载，动载是指焊接接头所受到的冲击或振动加载。
2. 确定应力分布根据加载条件和焊接接头的几何形状，确定焊接接头的应力分布。
通过有限元分析等方法，计算焊接接头在加载条件下的应力分布。
3. 确定强度校核方法根据应力分布和焊接接头的材料性能，确定强度校核方法。
常用的强度校核方法有极限强度法、应力应变法和断裂力学法等。
4. 进行强度校核根据确定的强度校核方法，进行强度校核。
通过计算焊接接头在加载条件下的应力和应变，与强度校核方法进行对比，判断焊接接头的强度是否满足要求。
结构疲劳分析的方法以及应用.
结构疲劳分析的方法以及应用目前，对结构进行疲劳分析主要有两种途径：1）利用有限元分析软件直接对结构进行疲劳分析，最终求得结构的疲劳寿命；2）根据不同的疲劳工况，利用有限元软件分析计算出结构应力的变化，然后将其与利用规范计算出的许用疲劳应力相比较，看是否满足要求。
对于前者，最为关键的是定义输入载荷谱或应力谱，而当结构的工况相对较为复杂时，载荷谱或应力谱的定义过程就相当于后者的前期处理过程；同时，客户一般会在协议中指定结构设计计算时必须参考的标准规范，所以为了更好地满足客户的需求，建议结构疲劳计算时采用后者的方法。
根据标准规范对结构进行疲劳分析时一般包括以下五个方面：1．疲劳载荷的确定结构所承受的载荷可以分为三种：1）基本载荷，主要指设备在正常工作情况下通常出现的载荷（如结构自重、物料载荷、永久性动载等）；2）附加载荷，主要指设备运行或停止时可能断续出现的载荷（如设备工作风载、摩擦阻力、运行阻力、非永久性动载等）；3）特殊载荷，是指在设备工作和非工作状态时不应产生，但又无法避免的载荷（如非工作风载、结构碰撞、地震载荷等）。
疲劳计算时只需考虑基本载荷，而且对于物料载荷或其它的基本载荷，有的标准规范中还规定了疲劳计算时载荷的缩小系数。
2．循环次数的确定同一结构，所考虑的疲劳载荷不同时，其循环次数也不尽相同，这主要是因为不同的疲劳载荷产生的原因是不同的。
例如，对于堆取料机来说，考虑物料载荷的扰动影响时是指传送皮带上物料的有无，而考虑永久性动载的扰动影响时则是指设备在工作过程中的正常启、制动，即便是同一结构的同一载荷，针对不同的工作工艺流程，其循环次数也是不同的。
所以，设备的工作工艺流程是不同载荷循环次数计算的决定性因素。
当载荷的循环次数确定后，首先应该判断其对结构的循环扰动作用是否足够多，当循环次数N≤103（104）（低周疲劳）时，无需对结构进行疲劳校核。
3．构件焊接形式的选择工程中的钢结构多为焊接结构，构件的疲劳强度除取决于结构使用的材料外，还与接头的形状和制造方法密切相关。
疲劳分析方法比较
疲劳分析方法比较疲劳分析是一项重要的工作安全和健康管理方法，用于评估员工的身体状况和工作过程中的疲劳程度。
疲劳分析方法有许多不同的方法和工具可以使用，下面将介绍几种常见的疲劳分析方法，并比较它们的优缺点。
1.主观评估方法主观评估方法是一种直接询问员工关于他们对疲劳程度的主观感觉的方法。
这可以通过面谈、问卷调查或一般的讨论进行。
主观评估方法有一些优点，比如可以快速获取员工的感觉和反馈。
然而，主观评估方法也有一些缺点，比如受到员工主观意愿的影响，可能会有一些信息偏差。
2.客观评估方法客观评估方法是一种通过测量员工身体指标和心理表现来评估疲劳程度的方法。
这可以包括测量血压、心率、体温等生理指标，以及评估员工的注意力、反应时间等心理表现。
客观评估方法的优点是可以提供更客观、准确的评估结果。
然而，客观评估方法可能需要较长的时间和专业的设备，且需要培训员工使用。
3.主客观相结合评估方法主客观相结合评估方法是一种综合考虑员工主观感受和客观指标的评估方法。
这可以通过将主观评估和客观评估的结果进行对比和综合来实现。
主客观相结合评估方法可以克服主观评估和客观评估方法各自的局限性，提供更全面、准确的评估结果。
然而，主客观相结合评估方法可能需要更多的时间和资源。
4.工作负荷分析方法工作负荷分析方法是一种通过评估员工在工作过程中所承受的负荷和压力来评估疲劳程度的方法。
这可以包括评估工作环境的物理和心理压力因素，以及评估工作任务的要求和负荷水平。
工作负荷分析方法的优点是可以帮助识别和减轻员工在工作中所面临的疲劳风险。
然而，工作负荷分析方法可能需要对工作环境和任务进行详细的调查和分析。
在选择疲劳分析方法时，组织应根据其需求和资源来选择适合的方法。
一般来说，主客观相结合评估方法是比较全面和准确的方法，但也需要更多的时间和资源。
对于一些简单、快捷的疲劳分析，主观评估方法可能更合适。
此外，要确保疲劳分析方法的可靠性和有效性，可以进行多次评估和比较，以验证结果的一致性和准确性。
疲劳程度分析报告范文
疲劳程度分析报告范文
根据我们的调查数据和研究，以下是对疲劳程度进行分析的报告：
1.疲劳现象的普遍性分析：
我们对不同职业和年龄段的样本进行了调查，结果显示疲劳是一种普遍存在的现象。
约80%的受访者表示他们经常或经常感到疲劳，而只有约20%的受访者表示他们很少感到疲劳。
2.影响疲劳程度的因素分析：
我们进一步分析了导致疲劳的可能因素。
调查结果显示，主要因素包括工作时间过长、睡眠质量不佳、工作压力大、缺乏运动、饮食不健康等。
这些因素通常会相互作用，导致疲劳程度的加剧。
3.不同职业和年龄段的疲劳程度分析：
我们对样本进行了职业和年龄段的分组，以了解不同群体的疲劳程度。
结果显示，某些职业，如医护人员、运输业从业人员等，更容易感到疲劳。
此外，年龄在30岁以下和50岁以上的人群也普遍感到更疲劳。
4.疲劳对工作绩效和生活质量的影响分析：
疲劳对个人的工作绩效和生活质量有重要影响。
调查显示，疲劳程度较低的人往往具有更高的工作效率和更好的生活品质，相比之下，疲劳程度较高的人常常出现工作效能低下、身体抵抗力下降等问题。
5.疲劳程度的管理和预防建议：
为了管理和预防疲劳，我们提出以下建议：合理安排工作与休息时间，确保充足的睡眠；减轻工作压力，通过调整工作方式和分工来提高工作效率；保持健康的生活方式，包括计划合理的饮食和适量的运动。
综上所述，疲劳是一个普遍存在的现象，影响着个人的工作绩效和生活质量。
为了更好地管理和预防疲劳，人们需要关注导致疲劳的因素，并采取相应的措施来改善睡眠质量、减轻工作压力和保持健康的生活方式。
这将有助于提升工作效率和生活品质，促进个人的身心健康。
疲劳分析方法
疲劳寿命分析方法摘要：本文简单介绍了在结构件疲劳寿命分析方法方面国内外的发展状况,重点讲解了结构件寿命疲劳分析方法中的名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法四大方法的估算原理。
疲劳是一个既古老又年轻的研究分支，自Wohler将疲劳纳入科学研究的范畴至今，疲劳研究仍有方兴未艾之势，材料疲劳的真正机理与对其的科学描述尚未得到很好的解决。
疲劳寿命分析方法是疲分研究的主要内容之一，从疲劳研究史可以看到疲劳寿命分析方法的研究伴随着整个历史。
金属疲劳的最初研究是一位德国矿业工程帅风W.A.J.A1bert在1829年前后完成的。
他对用铁制作的矿山升降机链条进行了反复加载试验，以校验其可靠性。
1843年，英国铁路工程师W.J.M.Rankine对疲劳断裂的不同特征有了认识，并注意到机器部件存在应力集中的危险性。
1852年-1869年期间，Wohler对疲劳破坏进行了系统的研究。
他发现由钢制作的车轴在循环载荷作用下，其强度人大低于它们的静载强度，提出利用S-N 曲线来描述疲劳行为的方法，并是提出了疲劳“耐久极限”这个概念。
1874年，德国工程师H.Gerber开始研究疲劳设计方法，提出了考虑平均应力影响的疲劳寿命计算方法。
Goodman讨论了类似的问题。
1910年，O.H.Basquin提出了描述金属S-N曲线的经验规律，指出：应力对疲劳循环数的双对数图在很大的应力范围内表现为线性关系。
Bairstow通过多级循环试验和测量滞后回线，给出了有关形变滞后的研究结果，并指出形变滞后与疲劳破坏的关系。
1929年B.P.Haigh研究缺口敏感性。
1937年H.Neuber指出缺口根部区域内的平均应力比峰值应力更能代表受载的严重程度。
1945年M.A.Miner 在J.V.Palmgren工作的基础上提出疲劳线性累积损伤理论。
L.F.Coffin和S.S.Manson各自独立提出了塑性应变幅和疲劳寿命之间的经验关系，即Coffin—Manson公式，随后形成了局部应力应变法。
有限元法进行疲劳分析
展望
01
随着计算机技术和数值分析方法的不断发展，有限元法在疲劳分析中 的应用将更加广泛和深入。
02
未来疲劳分析的研究将更加注重实验验证和理论建模的结合，以提高 预测精度和可靠性。
03
针对复杂结构和材料的疲劳性能研究将进一步加强，以适应各种工程 应用的需求。
04
疲劳分析将与优化设计、可靠性分析和损伤容限设计等相结合，为产 品的全寿命周期管理提供支持。
有限元法进行疲劳分析
目录
• 引言 • 有限元法基础 • 疲劳分析基础 • 基于有限元法的疲劳分析 • 有限元法进行疲劳分析的案例 • 结论与展望
01 引言
疲劳分析的重要性
01
疲劳分析是产品寿命预测的关键 环节，有助于提前发现潜在的疲 劳断裂风险，避免产品在服役过 程中发生意外断裂。
02
通过疲劳分析，可以优化产品设 计，提高产品的可靠性和安全性 ，降低产品全寿命周期成本。
02 有限元法基础
有限元法简介
有限元法是一种数值分析方法， 用于解决各种复杂的工程问题， 如结构分析、热传导、流体动力
学等。
它通过将连续的物理系统离散化 为有限个小的单元，并对这些单 元进行分析，从而实现对整个系
统的近似求解。
有限元法广泛应用于工程设计、 产品开发和科学研究等领域。
有限元法的基本原理
结构应力分析
通过有限元法计算结构的应力分布。
疲劳裂纹扩展模拟
引入裂纹扩展模型，模拟裂纹在结构中的扩 展过程。
应力集中区域识别
找出结构中的应力集中区域，这些区域往往 是疲劳裂纹萌生的地方。
结构疲劳寿命评估
结合材料的疲劳性能参数和裂纹扩展规律， 评估结构的疲劳寿命。
05 有限元法进行疲劳分析的 案例
疲劳分析的各种方法
疲劳寿命预测方法很多。
按疲劳裂纹形成寿命预测的基本假定和控制参数，可分为名义应力法、局部应力一应变法、能量法、场强法等。
2.4.1.1名义应力法名义应力法是以结构的名义应力为试验和寿命估算的基础，采用雨流法取出一个个相互独立、互不相关的应力循环，结合材料的S -N曲线，按线性累积损伤理论估算结构疲劳寿命的一种方法。
基本假定：对任一构件(或结构细节或元件)，只要应力集中系数K T相同，载荷谱相同，它们的寿命则相同。
此法中名义应力为控制参数。
该方法考虑到了载荷顺序和残余应力的影响，简单易行。
但该种方法有两个主要的不足之处：一是因其在弹性范围内研究疲劳问题，没有考虑缺口根部的局部塑性变形的影响，在计算有应力集中存在的结构疲劳寿命时，计算误差较大；二是标准试样和结构之间的等效关系的确定十分困难，这是由于这种关系与结构的几何形状、加载方式和结构的大小、材料等因素有关。
正是因为上述缺陷，使名义应力法预测疲劳裂纹的形成能力较低，且该种方法需求得在不同的应力比R和不同的应力集中因子K T下的S-N曲线，而获得这些材料数据需要大量的经费。
因而名义应力法只适用于计算应力水平较低的高周疲劳和无缺口结构的疲劳寿命。
近年来，名义应力法也在不断的发展中，相继出现了应力严重系数法(S. ST)、有效应力法、额定系数法(DRF)等。
2.1.2.2局部应力一应变法局部应力一应变法的基本思想是根据结构的名义应力历程，借助于局部应力-应变法分析缺口处的局部应力。
再根据缺口处的局部应力，结合构件的S-N曲线、材料的循环。
一曲线、E -N曲线及线性累积损伤理论，估算结构的疲劳寿命。
基本假定:若一个构件的危险部位(点)的应力一应变历程与一个光滑小试件的应力一应变历程相同，则寿命相同。
此法中局部应力一应变是控制参数。
局部应力一应变法主要用于解决高应变的低周疲劳和带缺口结构的疲劳寿命问题。
该方法的特点是可以通过一定的分析、计算将结构上的名义应力转化为缺口处的局部应力和应变。
疲劳统计学
疲劳统计学1. 简介疲劳是一种身心疲惫的状态，常常由长时间的工作、缺乏休息、过度劳累等原因引起。
疲劳不仅影响个体的身体健康和心理状态，还可能导致工作效率下降、事故发生等负面影响。
疲劳统计学是一门研究如何量化和分析疲劳问题的学科，通过收集和分析相关数据，可以帮助我们更好地了解疲劳的特征、影响因素和预防措施，以提高工作生产效率和保障个体健康。
2. 疲劳统计指标在疲劳统计学中，通常会使用一些指标来度量和描述疲劳程度。
以下是几个常用的疲劳统计指标：2.1. 工作时间工作时间是指一个人在工作中所花费的时间，包括正常的工作时间以及加班时间。
长时间的工作会导致疲劳累积，增加患疲劳相关疾病的风险。
2.2. 休息时间休息时间是指在工作中获得的休息和放松的时间。
足够的休息时间可以帮助恢复精力，减轻疲劳。
2.3. 睡眠质量睡眠质量是指一个人在睡眠过程中获得的充分和高质量的休息。
睡眠不足或睡眠质量差会导致疲劳。
2.4. 声音和噪音噪音是指工作环境中的噪音水平。
长时间暴露在高噪音环境中会增加疲劳的风险。
2.5. 工作强度工作强度是指工作任务的难度和对个体身体和心理的要求程度。
高强度的工作容易导致疲劳。
3. 疲劳统计方法为了研究和量化疲劳问题，疲劳统计学采用了多种方法和技术。
以下是几种常见的疲劳统计方法：3.1. 疲劳问卷调查疲劳问卷调查是一种常见的疲劳统计方法。
研究人员可以设计问卷，通过让被试者回答一系列问题来了解他们的疲劳感受和疲劳程度。
问卷调查可以帮助收集大量的疲劳数据，并进行统计分析。
3.2. 生物指标测量生物指标测量是通过采集个体的生理数据，如心率、体温等来评估疲劳状态的方法。
这些生物指标可以通过生物传感器等技术进行实时监测和记录，从而更准确地评估疲劳程度。
3.3. 数据分析在疲劳统计学中，数据分析是非常重要的一环。
通过对收集到的数据进行统计分析，可以揭示疲劳的规律、影响因素和变化趋势。
常用的数据分析方法包括描述统计、相关分析、回归分析等。
疲劳分析方法及应用
第一章：疲劳的基本概念1、疲劳疲劳，是固体力学的一个分支，主要研究材料或结构在交变载荷作用下的强度问题，研究材料或结构的应力状态与寿命的关系。
在交变载荷作用下，材料或结构的破坏现象，叫做疲劳破坏。
疲劳破坏时，应力值未超过强度极限，甚至会低于弹性极限。
2、疲劳破坏特征（较静力破坏）a、静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏；疲劳破坏是多次反复载荷作用下的破坏，非短期内，而是经历一定的时间。
b、静应力小于屈服极限或强度极限不会发生静力破坏；交变应力在远小于静强度极限、甚至屈服极限下，即可发生疲劳破坏。
c、静力破坏常有明显的塑性变形；疲劳破坏常没有外在宏观的显著的塑性变形。
d、静力破坏断口，呈现粗粒状或纤维状特征；疲劳破坏断口，呈现2个区域特征：平滑区、粗粒状或纤维状。
e、静力破坏的抗力主要取决于材料本身；疲劳破坏的抗力与材料、结构形状尺寸、表面状况、外界环境有关。
3、疲劳破坏过程a、裂纹的产生——裂纹扩展——失稳断裂；由于裂纹失稳断裂是一个很快的过程，对疲劳寿命影响非常小，在疲劳分析中一般不予考虑。
所以一般考虑裂纹产生和裂纹扩展2部分的寿命。
其中裂纹产生阶段占了整个疲劳寿命的极大部分。
4、疲劳分类疲劳前循环次数：高周疲劳：材料所受到交变应力低于材料屈服极限，甚至只有屈服极限的三分之一左右，疲劳前循环次数大于10e5到10e7；低周疲劳：材料所受的交变应力较高，通常接近或超过屈服极限，疲劳破坏前循环次数较少，一般小于10e4到10e5.按应力状态：单轴疲劳：单向循环应力作用下的疲劳，即只承受单向正应力或单向剪应力。
多轴疲劳：多项应力作用下的疲劳，也称复合疲劳，如弯扭复合疲劳、双轴拉伸疲劳、三轴应力疲劳等。
按载荷的幅度与频率恒幅疲劳：交变应力的幅度与频率均固定不变；变幅疲劳：交变应力的幅度变化，频率不变；随机疲劳：应力幅度与频率都随机变化。
按载荷工况与工作环境常规疲劳：在室温、空气介质中疲劳；低温疲劳：低于室温的疲劳；高温疲劳：高于室温的疲劳；机械疲劳：仅有交变应力或应变波动造成的疲劳；热疲劳：温度循环变化产生的热应力所致的疲劳；热—机械疲劳：温度循环与应变循环叠加的疲劳；腐蚀疲劳：腐蚀环境与循环应力（应变）的复合作用下导致的疲劳；接触疲劳：材料在循环接触应力作用下，产生局部永久性积累损伤，经一定的循环次数后，接触表面产生麻点、浅层或深层剥落的失效形式；冲击疲劳：重复冲击载荷导致的疲劳。
疲劳分析简介
02
循环计数法通常采用实验方法 进行，需要记录材料在不同应 力水平下的循环次数。
03
循环计数法适用于确定材料的 低周疲劳性能和疲劳极限。
裂纹扩展分析
基于裂纹扩展的疲劳分析方 法，通过研究裂纹在交变应 力作用下的扩展规律来预测
材料的疲劳寿命。
裂纹扩展分析通常采用实验 方法和有限元分析方法进行
。
涉及裂纹扩展速率、临界裂 纹长度等概念。
3. 提供了详细的疲劳数据报告，方便用 户理解和评估结果。
2. 支持各种材料类型，包括金属、塑料 、复合材料等。
特点
1. 提供了多种疲劳算法，包括名义应力 、应变-寿命、应力-寿命等。
FatigueMaster软件
特点
2. 支持多种疲劳预测方法，包括 名义应力法、局部应力应变法等 。
介绍：FatigueMaster是一款专业 的疲劳分析软件，广泛应用于汽 车、航空航天、电子设备等领域 。
多轴复杂应力状态下的疲劳研究
多轴复杂应力状态下的疲劳行为
在许多工程应用中，材料和结构常常受到多轴复杂应力作用，如航空航天、核能等领域中的关键部件 。因此，研究多轴复杂应力状态下的疲劳行为及其机理，对于提高这些部件的疲劳寿命和安全性具有 重要意义。
多轴复杂应力状态下的疲劳损伤演化机制
多轴复杂应力状态下的疲劳损伤演化机制是疲劳分析中的重要问题之一。因此，研究多轴复杂应力状 态下的疲劳损伤演化机制，对于揭示材料和结构的疲劳失效机理、预测其疲劳寿命具有重要作用。
汽车领域应用
要点一
车身结构分析
汽车车身结构在行驶过程中受到振动和冲击载荷的作用， 可能产生疲劳裂纹。通过对车身结构进行疲劳分析，可以 预测和防止疲劳裂纹的产生，提高车辆的安全性能。
工程力学中的疲劳分析方法有哪些？
工程力学中的疲劳分析方法有哪些？一、名义应力法名义应力法是一种传统且应用广泛的疲劳分析方法。
它基于材料的SN 曲线（应力寿命曲线），通过计算结构在工作载荷下的名义应力幅来预测疲劳寿命。
首先，需要对结构进行力学分析，确定危险部位的应力分布。
然后，根据材料的 SN 曲线和应力集中系数，将名义应力转换为局部应力。
最后，结合载荷谱和累积损伤理论，计算疲劳损伤和寿命。
名义应力法的优点是简单直观，适用于结构形状和载荷相对简单的情况。
然而，它对于应力集中和复杂的加载情况处理不够精确，需要大量的试验数据来确定材料的 SN 曲线和应力集中系数。
二、局部应力应变法局部应力应变法主要考虑材料在局部区域的应力应变状态对疲劳寿命的影响。
该方法通过弹塑性力学分析，计算危险点的局部应力应变历程。
然后，利用材料的应变寿命曲线（EN 曲线）和疲劳损伤模型来预测疲劳寿命。
与名义应力法相比，局部应力应变法能更准确地处理应力集中和复杂的加载情况，适用于低周疲劳问题。
但它需要更详细的材料性能数据和复杂的数值计算。
三、损伤力学法损伤力学法从材料内部微观损伤的演化角度来研究疲劳问题。
它基于连续介质损伤力学的理论，定义了损伤变量来描述材料内部的损伤程度。
通过建立损伤演化方程，结合载荷条件，预测疲劳寿命。
这种方法能够反映疲劳损伤的累积过程和材料性能的退化，但模型参数的确定较为困难，需要大量的试验研究和理论分析。
四、断裂力学法断裂力学法以裂纹的扩展为研究对象。
通过计算裂纹尖端的应力强度因子，结合裂纹扩展速率曲线（da/dN ΔK 曲线），预测裂纹的扩展寿命。
该方法适用于已存在初始裂纹或缺陷的结构，对于高周疲劳和长寿命预测具有一定的优势。
但对于裂纹萌生阶段的预测不够准确。
五、多轴疲劳分析法在实际工程中，很多结构和零部件承受多轴应力状态。
多轴疲劳分析法专门用于处理这种情况。
常见的多轴疲劳准则有等效应变法、能量法等。
这些方法通过将多轴应力应变转化为等效的单轴量，然后采用上述的疲劳分析方法进行寿命预测。
疲劳试验及其分析方法的研究与应用
疲劳试验及其分析方法的研究与应用近年来，汽车、飞机、机械等领域的发展极大地促进了人类的经济和社会进步，然而，这些高精密机械的使用却不可避免地带来了一系列涉及工程安全和健康的问题。
其中之一就是疲劳损伤。
事实上，所有材料都会经历疲劳，而重复载荷、弯曲、扭曲和震动通常是导致零件损坏的原因，进而导致事故发生。
因此，疲劳性分析变得至关重要，研究整个系统的耐久性，为工程师提供预测和防止各种疲劳现象的方法。
本文将重点介绍疲劳试验及其分析方法的研究与应用。
一、疲劳基础疲劳是由于物体在反复受到应力的作用下，经过一定次数的加载后发生异常损伤和断裂，在实际生产过程中给机械设备带来很大危害。
因此，在进行耐久性设计过程中，必须进行疲劳强度试验。
通过对构件的疲劳破坏试验分析，可以获得相应的材料、零件等物理学性质，并且能够在逐渐确定其受力下，量化分析其疲劳威胁度，以找到有效的解决方案，提高机械设备的耐久性。
二、疲劳试验方法为更好的分析疲劳效应，需要对本质的疲劳特性进行测试，并在进行疲劳寿命分析时，将这些测试中积累的数据加以利用和处理。
目前，常见的疲劳试验方法主要有6种：载荷控制疲劳试验、应变控制疲劳试验、力量降低疲劳试验、一定应力幅疲劳试验、弛豫疲劳试验和复合式疲劳试验。
您可以根据具体需要选择不同的试验方法，在其基础上结合系统化、定量地分析和处理数据，得到更具有实际意义的结果。
三、疲劳分析方法尽管疲劳试验是对材料性质的重要评估，但对于机械结构的安全性而言，疲劳分析却是更为重要的。
采用现代计算机-辅助分析技术，先将载荷历史数据转化成应力-时间/应变-时间曲线，再对其进行计算与分析，可以计算出疲劳寿命及其他性能指标。
在此基础上，结合因素分析、分类分析、回归分析等方法，以全面地预测疲劳损伤。
四、疲劳试验的应用疲劳试验不仅可以应用于机械设备 fatigue testing，而且在其他领域发挥重要作用。
例如，在汽车和气体轮机制造商中，疲劳试验可用于确保主要部件（如油泵）有足够的工作寿命;涉及到机械基础的交通运输装置，如铁路车辆和飞机，疲劳试验可以全面评估其长期安全管理的有效性;而在纺织品、食品工业和医疗工业等行业中，疲劳测试也是非常有用的。
钢结构建筑的疲劳与损伤分析
钢结构建筑的疲劳与损伤分析钢结构建筑在现代建筑领域中被广泛应用，其具备高强度、轻质、耐久等优点，然而由于长期受力及外界环境的影响，钢结构建筑也存在疲劳与损伤的问题。
本文将探讨钢结构建筑的疲劳与损伤分析，以便更好地理解和处理这一问题。
一、疲劳分析1. 疲劳现象的原因钢结构建筑在使用过程中会受到重复载荷作用，这种重复载荷作用会导致结构材料内部的微小裂纹不断扩展，最终导致结构的失效。
这种现象被称为疲劳。
2. 疲劳特征疲劳在钢结构建筑中表现为结构的变形、裂纹扩展以及结构强度的逐渐下降。
在某些情况下，疲劳还可能导致结构的坍塌。
因此，疲劳分析对于确保钢结构建筑的安全性至关重要。
3. 疲劳分析方法疲劳分析的方法包括实验研究和数值模拟。
实验研究通过对钢结构建筑进行不同程度的重复载荷测试，观察结构的变形和破坏情况，以获取疲劳寿命和失效机理等信息。
数值模拟则通过建立物理模型和应力分析模型，利用计算机软件进行结构响应和破坏预测。
4. 疲劳寿命评估疲劳寿命评估是疲劳分析的核心内容之一，它用于评估钢结构在一定重复载荷下的使用寿命。
常用的评估方法包括SN曲线法、应力幅与寿命法等。
通过这些评估方法，可以得到钢结构在不同载荷条件下的疲劳寿命，从而指导设计和维护工作。
二、损伤分析1. 损伤类型钢结构建筑在使用过程中可能会出现多种损伤类型，如腐蚀、脆性断裂、焊接缺陷等。
这些损伤类型会导致结构强度的下降和变形的增加，进而影响结构的安全性和使用寿命。
2. 损伤评估方法损伤评估方法主要包括非破坏检测和结构评估两个方面。
非破坏检测方法通过利用物理信号来检测结构内部的缺陷和损伤，如超声波检测、磁粉检测等。
结构评估则通过分析损伤的类型、程度以及对结构强度和稳定性的影响来评估结构的安全性。
3. 损伤修复和加固当发现钢结构建筑存在损伤时，需要进行相应的修复和加固措施。
修复方法包括焊接、补强、涂覆等，以修复结构损伤并恢复结构的强度和稳定性。
加固方法则通过增加结构承载能力来提高结构的安全性和使用寿命。
混凝土结构的疲劳分析
混凝土结构的疲劳分析一、疲劳分析的概念和意义疲劳是指结构在长期重复循环荷载作用下发生的损伤和破坏现象。
混凝土结构在使用过程中，受到交通荷载、风荷载、自重荷载等多种荷载的作用，这些荷载的作用是交替的、随机的，会导致结构的疲劳破坏。
因此，对混凝土结构的疲劳分析是非常必要的。
疲劳分析的主要意义在于：1.疲劳分析可以预测结构在长期重复循环荷载作用下的疲劳寿命，为结构的设计和维护提供科学依据。
2.疲劳分析可以帮助工程师了解结构的疲劳性能，优化结构设计，降低结构的疲劳破坏风险。
3.疲劳分析可以提高工程师对结构的认识，增强结构的安全性和可靠性。
二、混凝土结构的疲劳机理混凝土结构的疲劳机理主要有两种：1.微观疲劳机制混凝土是一种多孔材料，其中的孔隙会导致混凝土的强度和韧性下降。
在疲劳荷载作用下，混凝土中的孔隙会发生压缩-张拉循环变形，导致孔隙扩大、连接和合并，最终导致混凝土的微裂纹扩展和疲劳破坏。
2.宏观疲劳机制混凝土结构在长期重复循环荷载作用下，会发生宏观损伤和破坏。
这种疲劳机制主要是由于荷载作用下的应力集中和应力分布不均匀导致的，最终导致混凝土的裂纹扩展和疲劳破坏。
三、混凝土结构的疲劳分析方法混凝土结构的疲劳分析方法主要有以下几种：1.应力范围法应力范围法是一种基于疲劳试验数据的经验法，适用于轴心受拉的混凝土柱和梁的疲劳分析。
应力范围法通过对应力范围和疲劳寿命的关系进行分析，预测结构的疲劳寿命。
2.极限状态法极限状态法是一种基于结构极限状态设计思想的疲劳分析方法，适用于混凝土桥梁、隧道、堤坝等大型混凝土结构的疲劳分析。
极限状态法通过确定结构的极限状态和荷载历程，计算结构的疲劳损伤度，预测结构的疲劳寿命。
3.裂纹扩展法裂纹扩展法是一种基于混凝土裂纹扩展和断裂力学的疲劳分析方法，适用于混凝土结构中存在明显裂缝的疲劳分析。
裂纹扩展法通过确定结构的裂纹长度和裂纹扩展速率，预测结构的疲劳寿命。
四、混凝土结构的疲劳寿命预测方法混凝土结构的疲劳寿命预测方法主要有以下几种：1.应力范围法预测疲劳寿命的方法在应力范围法中，预测混凝土结构的疲劳寿命需要确定以下参数：（1）结构的应力水平和荷载历程（2）结构的疲劳极限和疲劳极限应力范围（3）结构的疲劳寿命和疲劳寿命应力范围通过计算结构的应力范围和疲劳寿命应力范围的关系，可以预测结构的疲劳寿命。
疲劳分析.
疲劳分析方法疲劳问题的研究可追溯到19世纪初，经过近二百年探索，目前已经取得了很大的发展。
工程上，对疲劳设计主要采用四种方法，即名义应力法、局部应力应变法、损伤容限设计、疲劳可靠性设计。
（1）名义应力法（Miner线性累计损伤理论）名义应力法又称常规疲劳设计法或影响系数法，用名义应力法来估算构件或结构的寿命的前提是：材料和构件、结构是理想连续体，且承受的载荷不大，断面的应力值小于材料的屈服极限，应力应变成线性关系，应力循环作用下的寿命较小。
因此，用该方法进行寿命估算的依据是应力谱、材料的抗力指标P—S—N 曲线和累积损伤理论。
（2）局部应力应变法零件的疲劳破坏都是从应变集中部位的最大局部应变处开始，并且在裂纹萌生以前，都要产生一定的塑性变形。
局部应力应变法以缺口根部的局部应力—应变历程为依据，再结合材料相应的疲劳特性曲线进行寿命估算。
该方法的合理性主要表现为考虑了金属的塑性应变和由此而引起的残余应力对疲劳性能的影响。
它所指的寿命就是缺口边上出现可见裂纹的寿命。
（3）损伤容限设计损伤容限设计是一项复杂的系统工程，它以断裂力学特别是线弹性断裂力学理论为基础，以保证结构安全为目标，以无损检测技术、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率的测定技术为手段，以有初始缺陷或裂纹的零件的剩余寿命估算为中心，以断裂控制为保证，目的是确保结构在给定使用寿命期内，不致因未发现的初始缺陷的扩展造成严重事故。
（4）疲劳可靠性设计疲劳可靠性设计即概率疲劳设计，它是根据构件工作应力和疲劳强度分布曲线，应用概率设计理论，在给定可靠性指标下，进行构件的可靠性设计。
疲劳可靠性设计不但需要知道构件的应力和疲劳强度的平均值，而且还要知道构件的应力和疲劳强度分布。
综上所述，名义应力法和局部应力应变法都是以材料内部没有缺陷和裂纹为前提条件的。
但是，实际构件在加工制造过程中，由于种种原因，往往已经存在着各种各样的缺陷或裂纹。
损伤容限设计考虑了结构的初始缺陷或裂纹，以断裂控制为保证，保证结构在给定使用寿命期内，不致因未发现的初始缺陷的扩展造成严重事故。
钢结构的疲劳分析
钢结构的疲劳分析钢结构的疲劳分析是关于钢结构在长期使用过程中可能出现的疲劳破坏情况进行研究和评估的过程。
疲劳破坏是一种多发性损伤，它发生在结构在交变载荷作用下经历了许多循环应力的情况下。
钢结构的疲劳分析对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。
1. 疲劳破坏机理钢结构的疲劳破坏机理主要与材料的微观缺陷和外部载荷之间的相互作用有关。
在结构受到交变载荷作用时，应力集中可能导致应力水平超过了材料的疲劳极限，从而引发微裂纹的形成和扩展。
随着载荷的循环应用，微裂纹逐渐扩展并最终导致结构的疲劳破坏。
2. 疲劳分析方法疲劳分析一般可以通过以下几种方法进行：2.1 应力范围法：应力范围法是最常用的一种疲劳分析方法。
它基于SN曲线（也称为疲劳寿命曲线），将钢结构在不同应力范围下的疲劳寿命进行了实验和统计，从而用于预测结构在实际工况下的寿命。
这种方法可以通过确定应力范围大小和应力周期的次数来进行结构疲劳寿命的评估。
2.2 线性累积损伤法：线性累积损伤法是一种基于线性累积损伤理论的疲劳分析方法。
它通过考虑结构在交变载荷下的应力历程和应变历程，计算结构在不同工作年限下的累积疲劳损伤，从而评估结构的寿命。
这种方法更加精确，可以对结构在复杂工况下的疲劳性能进行更全面的考虑。
3. 影响疲劳寿命的因素疲劳寿命不仅取决于材料的性能，还受到多种因素的影响。
下面是一些影响疲劳寿命的因素：3.1 材料强度和硬度：材料的强度和硬度直接影响材料的抗疲劳性能。
通常情况下，强度越高、硬度越大的材料，其抗疲劳性能越好。
3.2 表面处理：合适的表面处理可以提高钢结构的抗疲劳性能。
例如，表面喷涂防腐处理、防锈涂层等可以减轻外部环境对钢结构的腐蚀和疲劳破坏。
3.3 组织结构和缺陷：材料的组织结构和缺陷对疲劳性能有显著影响。
粗大晶粒、裂纹、夹杂物等缺陷都会降低钢结构的抗疲劳性能。
4. 钢结构疲劳分析的工程应用钢结构疲劳分析在工程实践中有着广泛的应用。
它可以用于计算结构的疲劳寿命，从而指导结构设计和维护。
疲劳载荷及分析理论
疲劳载荷及分析理论首先，我们来了解一下疲劳载荷的概念。
疲劳载荷是指材料在循环加载条件下所承受的力或应力。
在实际应用中，材料通常处于复杂的加载条件下，例如汽车发动机的连续工作、机械设备的振动加载等。
这些加载会引起材料内部微观结构的损坏，从而导致疲劳损伤的产生。
接下来，我们来介绍一下疲劳载荷及分析的理论。
疲劳载荷及分析理论主要有静强度理论、疲劳极限理论、疲劳寿命预测理论等。
1.静强度理论：静强度理论是最简单和最常用的疲劳载荷分析方法。
它基于材料的抗拉强度和屈服强度进行评估。
根据静强度理论，材料的疲劳强度等于其静态强度除以一个所谓的安全系数。
然而，静强度理论忽略了疲劳寿命与应力幅度和循环次数之间的关系，对于高循环寿命的材料来说，其预测精度较低。
2.疲劳极限理论：疲劳极限理论是一种基于材料疲劳极限强度的分析方法。
该理论认为，疲劳寿命取决于材料所能承受的最大应力幅度。
根据疲劳极限理论，疲劳寿命将不再受到循环次数的限制，而是由材料的极限疲劳强度决定。
然而，疲劳极限理论也存在一定的局限性，不能适用于所有材料。
3.疲劳寿命预测理论：疲劳寿命预测理论是一种根据材料疲劳曲线和应力幅度来预测疲劳寿命的方法。
这种方法基于疲劳裂纹扩展机制，考虑了疲劳寿命与循环次数、应力幅度等因素之间的关系。
通过分析材料的疲劳曲线和应力幅度，可以预测材料在不同加载条件下的疲劳寿命。
疲劳寿命预测理论是目前应用较为广泛的疲劳载荷分析方法之一最后，我们来讨论一下疲劳载荷及分析理论的应用。
疲劳载荷及分析理论广泛应用于工程设计、材料研究以及产品可靠性评估等领域。
在工程设计中，疲劳载荷及分析理论可以帮助工程师评估材料在实际工作条件下的疲劳寿命，从而确定合适的结构尺寸和材料选择。
在材料研究领域，疲劳载荷及分析理论可以用于优化材料的疲劳性能，提高其疲劳寿命。
在产品可靠性评估中，疲劳载荷及分析理论可以帮助企业检测和评估产品的疲劳强度和寿命，从而改进产品设计和维护策略。
疲劳试验方法_标准_概述说明以及解释
疲劳试验方法标准概述说明以及解释1. 引言1.1 概述疲劳试验方法是一种重要的工程实验方法，用于评估材料或构件在循环加载条件下的耐久性和可靠性。
在现代工程设计和材料科学领域，疲劳试验方法被广泛应用于各种应用中，如航空航天、汽车制造、机械工程等。
通过模拟真实使用环境下的循环负载，疲劳试验可以揭示材料和构件在长时间使用过程中存在的弱点和故障机理。
1.2 文章结构本文将详细介绍疲劳试验方法及其标准，并对其进行解释和讨论。
文章由引言、疲劳试验方法、疲劳试验标准、疲劳试验概述说明、解释与讨论以及结论等部分组成。
引言部分将给出关于疲劳试验方法的整体概述，并简单介绍文章结构。
1.3 目的本文旨在提供对疲劳试验方法及其标准的全面理解。
通过对常见的疲劳试验方法和标准进行介绍和解析，读者将了解到选择适当的疲劳试验方法的考虑因素，以及疲劳试验标准的重要性和作用。
此外，本文还将详细说明疲劳试验的基本原理和过程概述，以及分析疲劳试验结果、对不同标准进行疲劳试验比较和解读疲劳断口特征及其含义的常用方法。
最后，通过总结疲劳试验方法和标准的重要性，并对未来发展进行展望，希望能够促进相关领域的研究与应用。
（文章正文内容根据实际需求填写即可）2. 疲劳试验方法2.1 定义和背景疲劳试验方法是用于评估材料、结构或设备在重复加载下的耐久性能的实验方法。
疲劳是指物体在反复循环载荷作用下逐渐损坏的现象，它可能导致结构失效或材料断裂。
疲劳试验方法旨在模拟实际使用条件下的循环荷载以确定材料或结构的疲劳极限、寿命和可靠性。
2.2 常见的疲劳试验方法常见的疲劳试验方法包括：- 轴向拉压疲劳试验：通过施加轴向拉力或压力来对材料进行循环加载，以评估其抗拉/压疲劳性能。
- 弯曲疲劳试验：施加弯曲力以模拟结构在实际使用中所受到的曲度变化，并评估材料或结构的抗弯曲疲劳性能。
- 扭转疲劳试验：通过扭转加载对材料进行循环应变，以评估其抗扭转疲劳性能。
- 振动疲劳试验：通过施加振动载荷模拟实际使用条件下的震动环境，评估材料或结构的抗振动疲劳性能。
疲劳分析方法范文
疲劳分析方法范文疲劳是指人体由于长时间、过度紧张的工作或其他原因引起的身体和精神疲劳状态。
长期处于疲劳状态不仅会影响人的工作和生活质量，还可能导致身体和心理健康问题，如注意力不集中、记忆力下降、情绪波动、免疫力下降等。
因此，准确评估和分析疲劳状态对于个人和组织的健康和效率至关重要。
目前，有许多方法可以用来分析疲劳状态。
下面将介绍几种常用的疲劳分析方法：1.主观评估方法：这种方法主要依赖于个体对自身疲劳状态的主观感受进行评估。
常见的主观评估方法包括疲劳问卷、疲劳量表和个体日记。
通过这些工具，个体可以描述和评估自己的疲劳水平，并记录下来。
这种方法的优点是简单易行，能够直接反应个体的主观感受。
然而，主观评估方法存在着主观性和个体差异性的问题，因此需要与其他客观评估方法结合使用，以提高评估的准确性和可靠性。
2.客观测量方法：这种方法通过客观测量一系列生理和心理指标来评估疲劳状态。
常见的客观测量方法包括生理学指标、认知性能测试和行为指标。
生理学指标可以通过检测心率、血压、体温等生理参数来评估疲劳水平。
认知性能测试可以通过测量注意力、反应速度、工作记忆等认知能力来评估疲劳水平。
行为指标可以通过观察和分析个体的行为表现来评估疲劳水平。
这些客观测量方法具有客观性和客观性，但也存在着测量方法选择、标准化和设备成本等问题。
3.客观主观结合方法：总结起来，疲劳分析方法主要包括主观评估方法、客观测量方法和客观主观结合方法。
不同的方法具有不同的优点和适用范围，可以根据具体情况选择和结合使用。
在使用这些方法进行疲劳分析时，还需要考虑到个体差异、环境因素和任务特点等因素，以提高评估的准确性和可靠性。
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疲劳寿命分析方法摘要：本文简单介绍了在结构件疲劳寿命分析方法方面国内外的发展状况,重点讲解了结构件寿命疲劳分析方法中的名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法四大方法的估算原理。
疲劳是一个既古老又年轻的研究分支，自Wohler将疲劳纳入科学研究的范畴至今，疲劳研究仍有方兴未艾之势，材料疲劳的真正机理与对其的科学描述尚未得到很好的解决。
疲劳寿命分析方法是疲分研究的主要内容之一，从疲劳研究史可以看到疲劳寿命分析方法的研究伴随着整个历史。
金属疲劳的最初研究是一位德国矿业工程帅风W.A.J.A1bert在1829年前后完成的。
他对用铁制作的矿山升降机链条进行了反复加载试验，以校验其可靠性。
1843年，英国铁路工程师W.J.M.Rankine对疲劳断裂的不同特征有了认识，并注意到机器部件存在应力集中的危险性。
1852年-1869年期间，Wohler对疲劳破坏进行了系统的研究。
他发现由钢制作的车轴在循环载荷作用下，其强度人大低于它们的静载强度，提出利用S-N 曲线来描述疲劳行为的方法，并是提出了疲劳“耐久极限”这个概念。
1874年，德国工程师H.Gerber开始研究疲劳设计方法，提出了考虑平均应力影响的疲劳寿命计算方法。
Goodman讨论了类似的问题。
1910年，O.H.Basquin提出了描述金属S-N曲线的经验规律，指出：应力对疲劳循环数的双对数图在很大的应力范围内表现为线性关系。
Bairstow通过多级循环试验和测量滞后回线，给出了有关形变滞后的研究结果，并指出形变滞后与疲劳破坏的关系。
1929年B.P.Haigh研究缺口敏感性。
1937年H.Neuber指出缺口根部区域内的平均应力比峰值应力更能代表受载的严重程度。
1945年M.A.Miner 在J.V.Palmgren工作的基础上提出疲劳线性累积损伤理论。
L.F.Coffin和S.S.Manson各自独立提出了塑性应变幅和疲劳寿命之间的经验关系，即Coffin—Manson公式，随后形成了局部应力应变法。
中国在疲劳寿命的分析方面起步比较晚，但也取得了一些成果。
浙江大学的彭禹，郝志勇针对运动机构部件多轴疲劳载荷历程提取以及在真实工作环境下的疲劳寿命等问题，以发动机曲轴部件为例，提出了一种以有限元方法，动力学仿真分析以及疲劳分析为基础的联合仿真多轴疲劳寿命预测方法；吉林大学的范平清，薛海英，谭庆昌利用PRO/E，MSC/NASTRAN，MSC/FATIGUE软件对MB-1新型客车转向架构架进行了疲劳寿命分析，同时给出了疲劳寿命分布的云纹图；上海汇众汽车制造有限公司的王成龙，张治应用MSC/FATIGUE，结合疲劳台架实验，对汽车安全零件-控制臂进行了疲劳分析等等。
疲劳寿命计算方法发展也伴随着其他学科领域的发展。
1 疲劳寿命及其方法简介1.1 疲劳及疲劳寿命1.1.1 疲劳定义及分类疲劳用来表达材料在循环载荷作用下的损伤和破坏。
国际标准化组织（ISO）在1964年发表的报告《金属疲劳试验的一般原理》中对疲劳所做的定义是：“金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳”这一描述也普遍适用于非金属材料。
对疲劳可以从不同的角度进行分类。
在常温下工作的结构和机械的疲劳破坏取决于外载的大小。
从微观上看，疲劳裂纹的萌生都与局部微观塑性有关，但从宏观上看，在循环应力水平较低时，弹性应变起主导作用，此时疲劳寿命较长，称为应力疲劳或高周疲劳；在循环加力水平较高时，塑性应变起主导作用，此时疲劳寿命较短，称为应变疲劳或低周疲劳。
不同的外部载荷造成不同的疲劳破坏形式，由此可以将疲劳分为：机械疲劳-仅由外加应力或应变波动造成的疲劳失效；蠕变疲劳-循环载荷同高温联合作用引起的疲劳失效；热机械疲劳-循环载荷和循环温度同时作用引起的疲劳失效；腐蚀疲劳-在存在侵蚀性化学介质或致脆介质的环境中施加循环载荷引起的疲劳失效；滑动接触疲劳和滚动接触疲劳-载荷的反复作用与材料间的滑动和滚动接触相结合分别产生的疲劳失效：微动疲劳-脉动应力与表面间的来回相对运动和摩擦滑动共同作用产生的疲劳失效。
机器和结构部件的失效大多数是由于发生上述某一种疲劳过程造成的。
1.1.2 疲劳寿命疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的循环载荷的次数或时间。
所谓疲劳破坏或疲劳失效的定义或准则是多种多样的。
从疲劳损伤发展过程看，有二阶段疲劳寿命模型、三阶段疲劳寿命模型和多阶段疲劳寿命模型。
二阶段模型将疲劳寿命分为裂纹形成和裂纹扩展（图1所示）：结构或材料从受载开始到裂纹达到某一给定的裂纹长度a为止的循环次数称为裂纹形成寿命，此后裂纹扩展到临界裂纹长度cr a 为止的循环次数称为裂纹扩展寿命；从疲劳寿命预测的角度看，这一给定的裂纹长度与预测所采用的寿命性能曲线有关。
三阶段模型认为疲劳损伤过程由无裂纹、小裂纹和大裂纹三个阶段组成(图2所示)，其中：m sU a 为小裂纹的上限尺寸，m sL a 为小裂纹的下限尺寸，0a 为工程裂纹尺寸；上述各裂纹尺寸与材料和外载有关。
多阶段模型将小裂纹阶段细分为三个阶段：微观小裂纹，物理小裂纹和结构小裂纹〔图3所示)，其中：1p a 为塑性驻留区形成尺寸，1m s a 为微观结构小裂纹尺寸，1ps a 为物理小裂纹尺寸，1a 为线弹性断裂力学可应用的最小裂纹长度。
上述模型中各阶段疲劳寿命之和称为疲劳全寿命。
除上述三个模型外，还有不少模型研究了各个阶段的分界点。
图1 两阶段疲劳寿命模型图2 三阶段疲劳破坏模型图3 多阶段疲劳寿命模型1.2 确定疲劳寿命的方法简介确定结构和机械疲劳寿命的方法主要有两类：实验法和实验分析法。
实验分析法也称为科学疲劳寿命分析法。
确定疲劳寿命的实验法完全依赖于实验，是最传统的方法。
他直接通过与实际情况相同或相似的试验来获取所需要的疲劳数据。
这种方法虽然可靠，但是在设计阶段，或结构件太复杂、太昂贵时，以及在实际情况的类别数量太庞大的情况下，无论从人力、物力，还是从工作周期上来说，它都是不大可行的。
由于工程结构、外载荷和环境差异，使得实验结果不具有通用性。
确定疲劳寿命的分析法是依据材料的疲劳性能，对照结构所受到的载荷历程，按分析模型来确定结构的疲劳寿命。
伴随着疲劳研究的发展历史，研究人员不断地探索着能更好地预测结构和机械疲劳寿命的疲劳寿命分析方法。
任何一个疲劳寿命分析方法都包含有三部分的内容：①材料疲劳行为的描述；②循环载荷下结构的响应；②疲劳累积损伤法则(图4所示)。
图4 疲劳寿命分析按照计算疲劳损伤参量的不同可以将疲劳寿命分析方法分为：名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法、能量法、损伤力学法、功率谱密度法等。
在工程实践中比较实用的是前三种方法。
疲劳寿命分析方法随着计算机技术和有限元分析的发展而得到了广泛的应用。
在产品设计阶段，设计人员借助这一方法可以比较不同方案的疲劳寿命品质的优劣，可以校核产品的疲劳寿命是否满足设计要求，还可以进行抗疲劳设计。
在产品试验前，通过疲劳分析可以确定疲劳危险部位，以确定疲劳试验过程中监控的关键部位。
应根据结构件受循环载荷的应力水平高低和所掌握的材料疲劳性能数据、曲线来适当选择分析方法。
由于实际结构件所承受的循环载荷通常是变幅的，因此在选取了适当的疲劳分析方法后，寿命估算大体需要三个步骤：（1）由工程方法或数值分析方法计算结构件危险部位的应力应变范围（变幅）；（2）由应力应变范围根据材料疲劳性能数据、曲线获得对应的疲劳寿命；（3）利用累积损伤理论，计算整个载荷谱的疲劳损伤，进而获得结构件的安全寿命。
2 名义应力法名义应力法是最早形成的抗疲劳设计方法,它以材料或零件的S-N曲线为基础，对照试件或结构疲劳危险部位的应力集中系数和名义应力，结合疲劳损伤累积理论，校核疲劳强度或计算疲劳寿命。
名义应力法假定：对于相同材料制成的任意构件，只要应力集中系数K相同，载荷T谱相同。
其模型如图5所示。
这一分析方法中名义应力和应力集中系数为控制参数。
图5中K为T应力集中系数，为加在试件上的名义应力。
n o m图5 名义应力法的基本假设（三试件疲劳寿命相同）2.1 名义应力法估算结构疲劳寿命的步骤名义应力法估算结构疲劳寿命的步骤如图6所示：图6 名义应力法疲劳寿命估算的步骤（1）确定结构件中的疲劳危险部位；（2）求出危险部位的名义应力和应力集中系数K；T（3）根据载荷谱确定危险部位的名义应力谱；（4）应力插值法求出当前应力集中系数和应力水平下的S-N 曲线。
（5）应用疲劳损伤累积理论，求出危险部位的疲劳寿命。
2.2 材料性能数据名义应力法计算疲劳寿命所需的材料性能数据是：对于有限寿命分析，需要各种T K 下的材料的S-N 曲线或等寿命曲线；对于无限寿命设计，需要各种T K 下材料的疲劳极限图。
尽管目前已积累了大量的S-N 曲线，但是实际结构和载荷是复杂的，新材料在不断产生并在工程实践中得到应用，因此现有的S-N 曲线是远远不够的。
根据名义应力和应力集中系数T K 查S-N 曲线通常都要进行多次插值计算。
首要插值得到当前T K 下的S-N 曲线族（如图7），然后插值得到当前平均应力m S 或应力比R 下的S-N 曲线族（如图8所示），最后插值求得当前a S 或m ax S 下的疲劳寿命。
在工程实践中，由于某些试验数据点因样本小而偏离正常值，使得插值结果不稳定，甚至不可用。
为保证插值计算的稳定性，可采用下面方法进行多项式插值计算。
图7 不同T K 下的S-N 曲线图8 不同m S 下的S-N 曲线根据S-N 曲线的形状，采用多项式插值其次数不宜高于2次。
为使插值结果比较稳定，先选取插值点0x 附近n 个实验数据点拟合多项式，求出多项式的系数，然后求出插值点0x 处的值。
一般35n ≤≤，插值多项式为02201212[1]a y a a x a x x x a a ⎧⎫⎪⎪=++=⎨⎬⎪⎪⎩⎭（1）对于n 个实验数据点（i x ，i y ），按式（1）有：211102222122111n n n y x x a y x x a a y x x ⎡⎤⎧⎫⎧⎫⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎢⎥=⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎩⎭⎪⎪⎢⎥⎩⎭⎣⎦ （2） 或记作：Y X A = （3）式中{}012TA a a a =采用最小二乘法计算系数A ： 1T TA X X X Y -⎡⎤=⎣⎦ （4） 将插值点0x 和系数A 带入式（2），就可得到所要的插值结果。
因为S-N 曲线在半对数坐标系上较好地符合二次曲线，所以当i y 代表疲劳寿命时，要先对实验数据求对数，然后再插值。
2.3 名义应力法的种类在名义应力法的发展中，除了传统的名义应力法外，还出现应力严重系数（SSF）法、有效应力法、细节额定系数法（DRF）等。
SSF法是针对航空结构紧固件疲劳问题而发展起来的一种抗疲劳设计方法，在航空结构的抗疲劳设计中发挥了很好的作用。