可靠性理论-第7章 疲劳可靠性试验方法
疲劳试验标准
疲劳试验标准疲劳试验是评价材料、零部件及构件在交变应力作用下的疲劳性能的重要手段，也是确定材料寿命和安全可靠性的关键方法之一。
疲劳试验的标准化对于保证产品质量、提高产品可靠性具有重要意义。
本文将介绍疲劳试验标准的相关内容，以便于广大工程技术人员更好地了解和应用疲劳试验标准。
1. 疲劳试验标准的概述。
疲劳试验标准是制定和规范疲劳试验的技术文件，包括试验方法、试验条件、试验设备、试验程序、试验数据处理和分析等内容。
疲劳试验标准的制定是为了保证疲劳试验的科学性、准确性和可比性，为产品设计、制造和使用提供可靠的数据支持。
2. 疲劳试验标准的分类。
根据不同的试验对象和试验条件，疲劳试验标准可分为金属材料疲劳试验标准、非金属材料疲劳试验标准、零部件疲劳试验标准等。
其中，金属材料疲劳试验标准包括拉伸-疲劳试验、弯曲-疲劳试验、扭转-疲劳试验等；非金属材料疲劳试验标准包括塑料材料疲劳试验、复合材料疲劳试验等；零部件疲劳试验标准包括轴承疲劳试验、焊接接头疲劳试验、螺栓连接疲劳试验等。
3. 疲劳试验标准的应用。
疲劳试验标准的应用范围涉及到航空航天、汽车、船舶、轨道交通、机械制造、电子电气、建筑工程等多个领域。
通过遵循疲劳试验标准，可以评价材料和构件在实际工作条件下的疲劳性能，为产品的设计、选材和使用提供科学依据，有助于提高产品的可靠性和安全性。
4. 疲劳试验标准的发展趋势。
随着科学技术的不断发展和进步，疲劳试验标准也在不断完善和更新。
未来，疲劳试验标准将更加注重多学科交叉融合，推动疲劳试验技术与先进制造技术、数字化技术、材料基因工程等领域的深度融合，为实现高效、精准、智能的疲劳试验提供更加可靠的技术支持。
5. 结语。
疲劳试验标准是疲劳试验工作的基础和指导，对于提高产品质量、保障产品安全具有重要意义。
各行各业的工程技术人员应当重视疲劳试验标准的学习和应用，不断提升疲劳试验技术水平，为推动工程技术的发展和进步做出更大的贡献。
可靠性试验简介PPT课件
AOS 可靠性试验
Item
Test Name （试验名）
Condition （条件）
1
HTS
High Temperature Storage （高温储存试验）
温度=150度, 无偏压 500hrs, 1000hrs
2
HTGB
High Temperature Gate Bias （高温Gate偏压试验）
▪ 目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力 ▪ Reference: JESD22-A108
150℃/ 80%Vdsmax
13 5/22/08
ESD test
♦ Electrostatic Discharge (ESD，静电放电) is a
single-event, rapid transfer of electrostatic charge between two objects, usually resulting when two objects at different potentials come into direct contact with each other. ♦ ESD是通过直接接触或电场感应等潜在引起的不同静电在 物(人)体间的非常快速的电荷转移的一个强电流现象 ♦ 它会破坏或损害半导体器件而导致其电性能退化及损害.
16 5/22/08
CDM ESD
♦ CDM：Charged Device Mode （器件放电模式）.
♦ 器件放电模式ESD测试：带静电元器件上的静电向低电压 物体释放的现象 ▪ Reference: JESD22-C101
17 5/22/08
Precon
♦ 预处理试验： 评估器件在包装，运输 ，贴片过程中的
可靠性理论基础复习资料
可靠性理论基础复习资料目录第一章绪论第二章可靠性特征量第三章简单不可修系统可靠性分析第四章复杂不可修系统可靠性分析第五章故障树分析法第六章三态系统可靠性分析第七章可靠性预计与分配第八章寿命试验及其数据分析第九章马尔可夫型可修系统的可靠性第一章：可靠性特征量2.1可靠度2.2失效特征量2.3可靠性寿命特征2.4失效率曲线2.5常用概率分布2.1可靠度一、系统的分类：可修系统与不可修系统；可修系统是指系统的组成单元发生故障后，经过维修能够使系统恢复到正常工作状态。
不可修系统是指系统或其组成单元一旦发生失效，不在修复，系统处于报废状态。
二、可靠性定义产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。
1. 产品：可以是一个小零件，也可以指一个大系统。
2. 规定条件：主要是指使用条件和环境条件。
3. 规定时间：包括产品的运行时间、飞机起落架的起飞着陆次数、循环次数或旋转次数等。
产品可靠性是非确定性的，并且具有概率性质和随机性质。
广义可靠性与狭义可靠性指可修复产品在使用中或者不发生故障(通过预防性维修)，或者发生故障也易于维修，因而经常处于可用状态的能力。
广义可靠性=狭义可靠性+可维修性广义可靠性典型事例：赛车可靠性的分类：固有可靠性和使用可靠性固有可靠性：通过设计、制造、管理等所形成的可靠性(通常体现在产品的固有寿命上)使用可靠性：产品在使用条件影响下，保证固有可靠性的发挥与实现的功能。
(通常体现在产品的实际使用寿命上)使用条件：包括运输、保管、维修、操作和环境条件等。
例1:判断下面说法的正确性：所谓产品的失效，即产品丧失规定的功能。
对于可修复系统，失效也称为故障。
(V)例2：可靠度R(t)具备以下那些性质？ ( BCD) A. R(t)为时间的递增函数B. o w R(t) < 1C. R(0)=1D. R()=0若受试验的样品数是N o个，到t时刻未失效的有Ns(t)个；失效的有N f(t)个。
疲劳测试
疲劳测试疲劳测试是可靠性测试一种，其利用橡胶、塑料试样或模拟机件在各种环境下，经受交变载荷而测定其疲劳性能判据，并研究其断裂过程的试验。
科标检测作为专业的可靠性能检测机构可依照ISO、ASTM、DIN、GB、HB等标准完成各类产品的疲劳试验、老化性能等测试，国家认可的检测报告和分析报告。
【检测范围】1.试验应力（应变）和寿命（循环周次）：高周疲劳低周疲劳室温疲劳低温疲劳高温疲劳热疲劳试验环境腐蚀疲劳接触疲劳微动磨损疲劳等等；2.加载方式：拉压疲劳弯曲疲劳（旋转弯曲疲劳、三点弯曲疲劳、四点弯曲疲劳、悬臂弯曲疲劳）扭曲疲劳复合应力疲劳等等；3.试验方法：扩展速率试验 S-N曲线的测定旋转弯曲方法等；科标服务特点：◇更短的检测周期-帮助客户快速获取精准检测结果◇更低的检测费用-合理的收费体系降低客户测试服务成本◇更完善的检测方案-为客户提供检测分析一站式服务◇更优质的售后服务-帮助客户解决服务后期技术疑问【检测方法】1. 领取试验所需试样，用游标卡尺测量试件的原始尺寸。
表面有加工瑕疵的试样不能使用。
2. 开启机器，设置各项试验参数。
3. 安装试件。
使试样与试验机主轴保持良好的同轴性。
4. 静力试验。
取其中一根合格试样，先进行拉伸测其σb。
静力试验目的一方面检验材质强度是否符合热处理要求，另一方面可根据此确定各级应力水平。
5. 设定疲劳试验具体参数，进行试验。
第一根试样最大应力约为（0.6~0.7）σb，经N1次循环后失效。
继取另一试样使其最大应力σ2=(0.40～0.45) σb，若其疲劳寿命N<107，则应降低应力再做。
直至在σ2作用下，N2>107。
这样，材料的持久极限σ-1在σ1与σ2之间。
在σ1与σ2之间插入4～5个等差应力水平，它们分别为σ3﹑σ4﹑σ5﹑σ6，逐级递减进行实验，相应的寿命分别为N3﹑N4﹑N5﹑N6。
6. 观察与记录。
由高应力到低应力水平，逐级进行试验。
记录每个试样断裂的循环周次，同时观察断口位置和特征。
疲劳试验方案
疲劳试验方案1. 引言疲劳试验是一种用于评估材料或结构在长期循环加载下的耐久性能的实验。
它模拟了实际使用条件下材料或结构的疲劳行为，可以帮助工程师确定材料或结构的寿命和安全性。
本文档将介绍一种常见的疲劳试验方案。
2. 实验目的本文档的目的是提供一种疲劳试验的方案，以评估某种材料在循环加载下的耐久性能。
具体目标如下：•确定材料的疲劳寿命；•分析材料的疲劳失效模式；•评估材料的疲劳强度。
3. 实验装置和材料本实验所需的装置和材料如下：•万能试验机：用于施加循环加载；•疲劳试验夹具：用于固定和加载试样；•试样：选择与实际应用接近的材料，根据需要制作相应的试样形状和尺寸；•数据采集系统：用于记录加载过程中试样的应力和应变。
4. 实验步骤本实验的步骤如下：4.1 准备工作•根据实际需求，设计制作符合标准尺寸要求的试样；•将试样固定在疲劳试验夹具上，并保证试样的稳定性；•连接数据采集系统并设定合适的采样频率。
4.2 确定初始载荷•选择适当的载荷水平，并将其作为初始载荷；•将起始载荷应用于试样，并记录试样的应力和应变。
4.3 施加循环加载•根据疲劳试验要求，确定加载的循环次数；•将试样放入万能试验机，并施加规定的加载循环；•通过数据采集系统记录加载过程中试样的应力和应变。
4.4 监测试样的疲劳寿命•在加载过程中，监测试样的疲劳寿命；•当试样发生疲劳失效或达到预定的疲劳寿命时，停止加载，并记录此时的应力和应变。
4.5 分析结果•分析试样的疲劳寿命和失效模式；•根据实验数据，计算并评估试样的疲劳强度。
5. 数据处理与分析本实验所得的数据可以通过以下步骤进行处理和分析：•绘制应力-循环次数曲线，用于预测材料的疲劳寿命；•分析试样的疲劳失效模式，例如裂纹、断裂等；•根据加载过程中的应力和应变数据，计算试样的疲劳强度。
6. 实验注意事项在进行疲劳试验时，需要注意以下事项：•确保试样的制备质量，避免制备过程中的缺陷或损伤；•控制试样的加载速率，使其保持稳定；•注意试样的温度变化，避免温度对疲劳行为的影响；•定期检查实验装置和仪器的运行状态，确保其正常工作。
可靠性理论-第6章可靠性试验方法
实验室试验-台架试验
所谓台架试验，就是在实验室使用专门的试验装置，模 拟实际工作状态，完成总成或零部件的试验。它是实际工作 状态在实验室再现的一种方法。尤其在新产品开发阶段，耗 时、耗资最多的是可靠性评价试验，为缩短时间、节约经费， 采用台架模拟试验。
优点:加速试验进程 ;数据重复性好、可比性强;采集数据 方便，寿命分布明确;比整车试验经济。
按照试验条件分类（续）
（2）加速寿命试验 在不改变失效机理的前提下，增 加应力幅值或加载频率，从而使故障率增大或寿命缩短 的试验。这种试验可以在较短的时间里获得可靠性评定 数据和暴露使用中可能出现的故障。
这里所提到的应力是一种广义的概念，它包括负荷 (拉、压、扭、剪)、振动、冲击等机械应力之外，还包 括温度、湿度、腐蚀等环境应力，以及电流、电压、电 场、磁场引起的电应力等等。 对于施加机械（交变或随机）载荷的寿命试验，通 常称为疲劳寿命试验。对于汽车产品来说，其 MTTF 、 MTBF大多很长，进行旷日持久的常规性试验，从经济和 开发周期来看往往是不允许的。
a)加速寿命试验的目的 ①设置苛刻的试验条件，促使样品加速失效。设置的条件 必须与实际情况有内在联系，能在短时间内预测通常使用条 件下的寿命。 ②在苛刻环境和负荷条件下试验，确定零部件材料的安全 裕度。 ③在苛刻环境和负荷条件下试验，剔除有缺陷的零部件， 以保证整车的可靠性水平。 b)加速寿命试验方法的选择原则 ①保证失效机理的稳定性。如果试验条件过于苛刻，有可 能使原来条件下的失效机理发生改变，产生的失效就是在不 正常条件下的失效机理引起的。 ②明确加速因素与产品寿命之间的关系。通过理论模型或 经验模型，折算出正常条件下的产品寿命。
6.3.2 按照破坏情况分类
可分为破坏性和非破坏性二种 (1)破坏性试验 试验样品最终被破坏或失效的试验。其 中包括破坏性寿命试验，破坏性极限条件试验。破坏性寿命 试验是为了确定产品寿命和可靠性特征值而进行的试验。破 坏性极限条件试验是在超负荷或严酷环境条件 ( 如高温、低 温、酸碱盐腐蚀、高湿、缺氧、低气压等)下的破坏性试验， 其主要目的是为了考察汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗 失效的能力。 (2)非破坏性试验 这种试验是在不破坏产品的基础上而 获得可靠性数据。其中包括以非破坏性方法查明产品潜在的 缺陷，如采用超声波、声发射、射线、探伤剂、磁性等各种 无损检测手段，查找产品是否存在缺陷，从而排除故障源。 这种检测、试验方法适用于制造阶段对材料及其零部件的质 量检验，也可以对外加工的贵重产品进行抽样检验。
疲劳可靠性设计范文
疲劳可靠性设计范文一、疲劳失效机理疲劳失效是指材料或结构在应力循环加载下，经过一定次数的应力循环后，产生裂纹并逐渐扩展，最终导致失效。
疲劳失效机理包括以下几个方面：1.应力集中：结构中存在应力集中的区域，如孔洞、焊接接头、螺纹等，在应力循环加载下容易产生裂纹。
2.微结构特征：材料的晶粒大小、晶界、夹杂物等微观结构特征对疲劳性能有很大影响，不同的微结构对疲劳强度和寿命有不同的影响。
3.外形尺寸：结构的形状和尺寸对疲劳性能起到重要作用。
例如，较小的尺寸会导致应力集中和应力梯度增大，从而加速裂纹扩展。
二、疲劳可靠性设计方法1.材料选择：选择适合的材料是疲劳可靠性设计的首要任务。
材料的化学成分、力学性能、耐腐蚀性等都会直接影响产品的疲劳性能。
2.结构优化：通过结构优化设计，减少应力集中区域，改善结构的刚度和强度分布，提高结构的疲劳寿命。
3.加工和制造工艺：合理的加工和制造工艺能够提高材料的疲劳性能。
采用适当的热处理、成形工艺和表面处理工艺可以改善材料的晶粒结构和表面强化层，提高疲劳寿命。
4.载荷分析：通过对产品的实际工作环境和使用条件进行载荷分析，了解疲劳载荷的大小、频率和形式，确定产品的设计载荷范围，从而进行疲劳可靠性设计。
5.寿命预测：通过疲劳试验和寿命分析，预测产品在特定工况下的疲劳寿命，为产品的设计提供合理的参考依据。
三、疲劳可靠性设计实施步骤1.确定设计目标：明确产品的使用要求和设计目标，包括使用寿命、可靠性要求等。
2.材料选择：根据产品的工作条件，选择适合的材料。
考虑材料的力学性能、化学成分、抗腐蚀性能等因素。
3.结构分析：进行结构分析，通过有限元分析等方法评估结构的强度和刚度，确定结构的应力分布和应力集中位置。
4.疲劳载荷分析：根据产品的实际工作条件，进行载荷分析，确定疲劳载荷的大小、频率和形式。
5.疲劳寿命预测：采用试验和寿命预测模型，对产品进行疲劳寿命预测，评估产品是否满足设计要求。
6.结构优化设计：根据疲劳载荷分析和寿命预测结果，进行结构优化设计，改善结构的疲劳安全系数和疲劳寿命。
疲劳寿命可靠度评价
疲劳寿命可靠度评价疲劳寿命是指材料或结构在交变载荷下的耐久性能，即材料或结构在受到交变载荷作用下所能承受的循环次数。
可靠度评价则是对于疲劳寿命进行预测和估计的一种方法。
本文将介绍疲劳寿命可靠度评价的相关参考内容。
1. 统计学方法：统计学方法是疲劳寿命可靠度评价中最常用的一种方法。
它通过对大量疲劳寿命数据进行统计分析，建立概率模型，从而预测和估计材料或结构的寿命。
常用的统计学方法包括最小二乘法、最大似然估计法、贝叶斯方法等。
2. 假设检验方法：假设检验方法是疲劳寿命可靠度评价中用于验证统计模型的有效性和可靠性的一种方法。
它通过对采集到的疲劳寿命数据进行假设检验，判断某个统计模型是否符合实际情况。
常用的假设检验方法有卡方检验、t检验、F检验等。
3. 疲劳寿命预测模型：疲劳寿命预测模型是疲劳寿命可靠度评价中用于预测材料或结构寿命的一种模型。
该模型可以基于理论计算、试验数据和经验公式等建立。
常用的疲劳寿命预测模型包括线性损伤累积模型、疲劳损伤累积模型、威尔逊方程模型等。
4. 可靠性指标：可靠性指标是评价疲劳寿命可靠度的一种指标，它可以用来表示材料或结构在特定条件下的寿命可靠性。
常用的可靠性指标包括可靠度指标R、失效概率指标P、失效密度指标f等。
5. 可靠性分析软件：可靠性分析软件是用于对疲劳寿命进行可靠度评价和预测的工具。
这些软件通常包含数据处理、统计分析、寿命预测等功能模块，可以帮助工程师快速、准确地进行疲劳寿命可靠度评价。
常用的可靠性分析软件有MSC.FATIGUE、nCode等。
总而言之，疲劳寿命可靠度评价是一项复杂的工作，需要综合运用统计学方法、假设检验方法、疲劳寿命预测模型、可靠性指标和可靠性分析软件等工具和方法。
通过对每一个环节的准确评估和有效判断，可以得出准确可靠的疲劳寿命评价结果，为材料和结构的设计和使用提供科学依据。
《可靠性试验》课件
确保试验样品的质量和性能符 合要求
准备试验样品的包装和运输
确保试验样品的安全和保密性
进行试验
确定试验目的和需求 设计试验方案和计划 准备试验设备和材料
执行试验操作和记录数据 分析试验结果和评估可靠性 编写试验报告和总结
记录和分析试பைடு நூலகம்数据
记录试验数据：详细记录试验过程中的所有数据，包括时间、温度、湿度、压力等 数据整理：将试验数据按照时间、温度、湿度、压力等分类整理，便于分析 数据分析：对试验数据进行统计分析，包括平均值、标准差、置信区间等 结果评估：根据数据分析结果，评估试验的可靠性，并提出改进措施
电子设备：如手机、电脑等，确保产品在
0各种环境下的稳定性和可靠性 3
航空航天：如飞机、卫星等，确保产品在
0各种极端环境下的稳定性和可靠性 5
工业设备：如工业机器人、数控机床等， 确保产品在各种工业环境下的稳定性和可 靠性
0 2
汽车行业：如汽车发动机、刹车系统等，
0确保产品在各种路况下的稳定性和可靠性 4
可靠性评估和预测技术的应用
电子设备：用于评估电子设备的可靠性，预测其使用寿命 机械设备：用于评估机械设备的可靠性，预测其故障率 汽车行业：用于评估汽车的可靠性，预测其安全性能 航空航天：用于评估航空航天设备的可靠性，预测其安全性能
06
可靠性试验的应用领域和发展趋势
可靠性试验在各领域的应用
0 1
安全性可靠性试验：评 估产品在规定条件下的 安全性能
电磁兼容性可靠性试验： 评估产品在电磁环境中 的性能表现
软件可靠性试验：评估 软件在规定条件下的性 能表现和稳定性
03
可靠性试验的程序和步骤
制定试验计划
可靠性理论-第6章 可靠性试验方法
实验室试验 （续）
缺点：由于受试验条件的限制，不可能完全反 映实际使用情况
对象：比较适合于总成或零部件的可靠性对比试 验。 实验室试验也大致经历了三个阶段:早期是等幅 加载试验，逐渐发展到程序加载的多工况试验，最 近随机加载的试验开始增多。就目前的发展水平， 汽车零部件和总成的实验室可靠性试验，仍以程序 加载试验为主。
实验室试验-台架试验
Байду номын сангаас
所谓台架试验，就是在实验室使用专门的试验装置，模 拟实际工作状态，完成总成或零部件的试验。它是实际工作 状态在实验室再现的一种方法。尤其在新产品开发阶段，耗 时、耗资最多的是可靠性评价试验，为缩短时间、节约经费， 采用台架模拟试验。
优点:加速试验进程;数据重复性好、可比性强;采集数据 方便，寿命分布明确;比整车试验经济。
6.3.3 按照试验条件分类
按照试验所给予的条件，可分为常规性寿命试验、加 速寿命试验、强制老化试验、临界试验、特定环境和路面 条件下的试验。
(1)常规性寿命试验 按照规定的使用条件，对汽车或 零部件进行寿命试验。这种试验可以是连续工作，也可以 是间断工作。所谓规定的使用条件，就是根据产品设计要 求，采用接近或类似于实际使用条件的实验。这种试验方 法的特点是试验周期较长，但实验结果较为真实。
a)加速寿命试验的目的 ①设置苛刻的试验条件，促使样品加速失效。设置的条件 必须与实际情况有内在联系，能在短时间内预测通常使用条 件下的寿命。 ②在苛刻环境和负荷条件下试验，确定零部件材料的安全 裕度。 ③在苛刻环境和负荷条件下试验，剔除有缺陷的零部件， 以保证整车的可靠性水平。 b)加速寿命试验方法的选择原则 ①保证失效机理的稳定性。如果试验条件过于苛刻，有可 能使原来条件下的失效机理发生改变，产生的失效就是在不 正常条件下的失效机理引起的。 ②明确加速因素与产品寿命之间的关系。通过理论模型或 经验模型，折算出正常条件下的产品寿命。
第七章可靠性试验
第七章可靠性试验可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析、和评价的一种手段。
据美国的经验：大型电子机械系统的首台样机初期的MTBF，通常只有合同或任务书要求的1/10左右。
必须通过一系列的可靠性试验，发现、判定产品存在的可靠性薄弱环节，纠正这些可靠性的薄弱环节，使产品的可靠性逐步提高到任务书或合同要求的值。
所花试验时间随产品复杂程度及其设计和生产经验而定，一般为产品要求的MTBF的5-20倍，有的达100倍以上。
在通过可靠性试验发现的可靠性薄弱环节中，零部件或元器件缺陷，工艺缺陷和设计缺陷，大约各占三分之一左右。
第一节可靠性试验的目的与特点一、可靠性试验的目的1.确认是否符合合同或任务书规定的可靠性指标要求2.暴露及发现产品在设计、材料、工艺及管理方面的各种可靠性薄弱环节3.为采取提高产品可靠性的有效改进措施提供依据二、可靠性试验的特点1.可靠性试验的一般方式：对受试的零部件或系统，在规定的条件下施加一定方式和水平的载荷，使之产生一定程度的变形、疲劳或磨损等，然后观测其性能是否稳定，以及它们随时间的变化关系等，从而判定其可靠性是否达到规定要求。
2.试验条件应尽量与实际相一致3.失效的定义及检测方法应事先规定三、可靠性试验与产品例行试验的区别1.目的不同例行试验的目的是为产品进出厂验收时，判定其各种性能参数是否符合规定要求提供依据。
可靠性试验则对产品是否在以后规定的使用时间内，是否满足要求的可靠性指标的判定提供依据。
前者关注的是验收时刻的情况，后者关注的是使用时间内的情况。
2.数据处理的手段不同例行试验为性能的通过试验，其数据处理方便简单。
可靠性试验需对一批产品的可靠性进行推断，其数据处理一般均需采用数理统计方法。
3.由于目的和要求不同，试验方法也不尽相同。
四、可靠性试验的一般程序确定试验目的试验设计进行试验Yes问题是否解决Yes承认试验结果交付使用五、可靠性试验的实施注意事项1.真实性试验结果的正确性：试验条件的控制，试验方法的合理选择和试验的科学管理。
疲劳试验方法
疲劳试验方法1、单点疲劳试验法适用于金属材料构件在室温、高温或腐蚀空气中旋转弯曲载荷条件下服役的情况。
该种方法在试样数量受限制的情况下，可近似测定疲劳曲线并粗略估计疲劳极限。
试验所需的疲劳试验机一般为弯曲疲劳试验机和拉压试验机。
2、升降法疲劳试验法升降法疲劳试验是获得金属材料或结构疲劳极限的一种比较常用而又精确的方法，在常规疲劳试验方法测定疲劳强度的基础上或在指定寿命的材料或结构的疲劳强度无法通过试验直接测定的情况下，一般采用升降法疲劳试验间接测定疲劳强度。
主要用于测定中、长寿命区材料或结构疲劳强度的随机特性。
所需试验机一般为拉压疲劳试验机。
3、高频振动疲劳试验法常规疲劳试验中交变载荷的频率一般低于200Hz，无法精确测得一些零件在高频环境状态下的疲劳损伤。
高频振动试验利用试验器材产生含有循环载荷频率为1000Hz左右特性的交变惯性力作用于疲劳试样上，可以满足在高频、低幅、高循环环境条件下服役金属材料的疲劳性能研究。
高频振动试验主要用于军民机械工程的需要。
试验装置通常包括：控制仪、电荷适配器、功率放大器、加速度计、振动台等。
4、超声法疲劳试验法超声法疲劳试验是一种加速共振式的疲劳试验方法，其测试频率(20kHz)远远超过常规疲劳测试频率(小于200Hz)。
超声疲劳试验可以在不同载荷特征、不同环境和温度等条件下进行，为疲劳研究提供了一个很好的手段。
超声疲劳试验一般用于超高周疲劳试验，主要针对10^9以上周次疲劳试验。
高周疲劳时，材料宏观上主要表现为弹性的，所以在损伤本构关系中采用应力、应变等参量的弹性关系处理，而不涉及微塑性。
5、红外热像技术疲劳试验方法为缩短试验时间、减少试验成本，能量方法成为疲劳试验研究的重要方法之一。
金属材料的疲劳是一个耗散能量的过程，而温度变化则是研究疲劳过程能量耗散极为重要的参量。
红外热像技术是一种波长转换技术，即将目标的热辐射转换为可见光的技术，利用目标自身各部分热辐射的差异获取二维可视图像，用计算机图像处理技术和红外测温标定技术，实现对物体表面温度场分布的显示、分析和精确测量。
可靠性理论-第1章绪论
• “浴盆曲线”
• (a)早期故障期：产品早期故障反映了设计、制 造、加工、装配等质量薄弱环节。早期故障期又 称调整期或锻炼期，此种故障可用厂内试验的办 法来消除。
(b)正常工作期：在此期间产品故障率低而且稳 定，是设备工作的最好时期。在这期间内产品 发生故障大多出于偶然因素，如突然过载、碰 撞等，因此这个时期又叫偶然失效期。
பைடு நூலகம்可靠性理论
第1章 概论
一、可靠性工程的发展
• 1、起步阶段，1939～1949年，40年代 • 2、发展阶段，上世纪50年代 • 3、普及阶段，上世纪60年代 • 4、成熟阶段，上世纪70年代
二、提高产品可靠性的意义：
是用户的需要、企业生存的需要、产品发展的需要。
三、可靠性的基本概念
1、可靠性研究的内容
0.0202
3 3 6 94 0.03 0.06 0.94 0.031
4 5 11 89 5 7 18 82 6 9 27 73 7 12 …… … … 14 3 99 1 15 1 100 0
0.05 0.07 0.09
… 0.03 0.01
0.11 0.18 0.27
0.89 0.82 0.73
对于不可修复的产品，可靠度的观测值是指直到规定的时间区间 终了为止，能完成规定功能的产品数与在该区间开始时投入工作产品 数之比，即
式中:N——开始投入工作产品数，（R是当N趋于无穷大时的值） Ns（t）——到t时刻完成规定功能产品数，即残存数 Nf（t）——到t时刻未完成规定功能产品数，即失效数。目录
… 0.99 1.0
… 0.01
0
0.053 0.079 0.1100
… / 100
f (t), F(t)和R(t)之间的关系
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。
疲劳可靠性设计PPT学习教案
（10-61）
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33
疲劳可靠性设计分析举例
W,Wp —— A-A 剖面的截面系数；
弯曲情况：W d 3 ；
32
（10-62）
扭转情况：Wp
16
d3
（10-63）
上述方程中的 MT , F1,G,l1,l2,l3,l4 为已知参数，它们的均值和标准差
都已知。根据概率运算方法可求得平均应力 sm 和应力幅 sa 的分布特
p
A
S1 疲劳极限
107
ln N
DE
O
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15
等寿命曲线
当改变应力比R 时，材料的S − N 曲线也发 生变化。如给出若干个应力比数值，即可得 到该材料对应于不同应力比R 的S − N 曲线 族。
在常规稳定循环变应力下的疲劳强度设计中， 给定寿命下的疲劳强度常以等寿命图（疲劳 极限图）代表，等寿命曲线需要大量的不同 载荷循环特征(r不同)下的疲劳试验获得。
25
疲劳可靠性分析设计方法
从干涉模型图中可看出，在恒定值下的复合
疲劳强度：
1
S f Sa2 Sm2 2
其均值：
1
S f Sa2 Sm2 2
标准差：
1
Sf
S 2 2 a Sa Sa2
S 2 2 m Sm
Sm2
2
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26
疲劳可靠性分析设计方法
复合疲劳应力：
1
疲劳可靠性设计
会计学
1
在一百多年前，随着蒸汽机的出现和铁路 运输的发展，机车车轴经常发生意外的破 坏，即在满足静强度的条件下，经历了一 段时间的使用，会突然发生断裂。
二次世界大战前后，约有20 架英国‘惠灵 顿’号重型轰炸机疲劳破坏
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1. 单向稳定变应力的安全系数 ⑴当试件受对称循环应力作用时
N
N0
NC
N
有限寿命区
无限寿命区＊
★疲劳曲线方程（当N＜N0时）
(循环基数)
m、C为试验常数
寿命系数
必 为 手规册须rm 定时注NN 的应意一当：个弄Nr循清m c是N 环楚对0次的 应数，C 于。不材设 要料计把疲手二劳册者曲中弄线的混转淆N折０了，点。可的rN能应等力m于循NNN环0c，次r也数可，kN能而不循r 等环于基N数c，N０这是是人查
a
m
1 2
m
ax
m 0
a max
min 2
r= 0
r= -1
m
max
min 2
脉动循环 变应力
对称循环 变应力
-1＜ r＜1
任意不对称 循环变应力
☆疲劳强度的基本理论
应变疲劳（低 周循环）
特点：应力水平低，循环次数多。材料因 应力疲劳而破坏，∴用许用应力值来控制
疲劳破坏 的类型
应力疲劳（高 周循环）
σa
S rmra
②直线AE 段方程
（用两点式求出）
1ra21 0 0rm
（A 0, – 1）
有关扭转（剪应力）的简 化疲劳曲线方程及当量应 力幅计算式可仿照正应力 方法确定。
E
B
θ
（0/2, 0/2）
210 0
tan
等效系数，O取 值见表
1rarm
由上式可看出，非对称变应力可以转化 为对称循环疲劳极限σ-1。由此推论：
σmax A
低周疲劳区
高周疲劳区
特点：应力水平高，循环次数少。材料因 应变疲劳而破坏，∴用许用应变值来控制 B
C 特点：应力水平低于某一 数值，裂纹停止扩展。
D
次疲劳区
N=104
N=106
低周疲劳区
N 高周疲劳区 次疲劳区
（应变疲劳） （应力疲劳）
☆疲劳曲线（σ—N 曲线）
有限寿命疲劳
σ
极限
疲劳极限
2
循环特征（应力比）
r min max
☆稳定循环变应力的分类——
σ
σmax
σa
σmax=σmin
σa
σmax= -σmin=σa σm=0
σm
σa σa
σmax
0
σmin=0
σm=σa
σmin
t σmin
σa=0 σm=σmax
r= +1
静应力
min 0
a maxmin m a
各种表面状态的 值见附录表。
§2 机械零件的疲劳强度计算
☆影响疲劳强度的主要因素三个方面：
1 应力集中的影响：以疲劳缺口系数k（或k ）考虑其对零件疲劳极限
的影响。
2 尺寸的影响：以尺寸系数（或）考虑其对零件疲劳极限的影响。
3 表面状态的影响：以表面状态系数 考虑其影响。
4 综合影响系数
以上三个因素只对应力幅有影响，而对平均应力没有明显影响。因此，为 简化计算，将三个系数综合为一个系数，称综合影响系数(k)D或(k)D。即
S－N曲线
应100 静强度
80
力 60
S40 有 限 疲
劳寿命
20
0
0
0.02
疲劳寿命界线
疲劳破坏
无限疲劳寿命
0.04
0.06
0.08
循环次数 N
0.1 疲劳极限
◆材料不同，疲劳曲线不同：
◆可靠度不同，疲劳曲线不同：
◆同样的材料，循环特性不同， 疲劳曲线不同：
通常，未加说明的疲劳曲线， 均指循环特性 r = -1、可靠 度R=50%的疲劳曲线。
k
D
k
k
D
k
稳定变应力机械零件的疲劳强度计算
许用应力法
对称循环下，疲劳强度条件式是：
材料的对称循环 疲劳极限
max 1
1
S
规定的安全系数
某些不对称循环下，疲劳强度条件式可取： 零件的许用应力幅
a a
稳定变应力机械零件的疲劳强度计算
安全系数法
许用的安全系数
危险截面处 的安全系数
SS
σa
A
曲线AC上任一坐标 点的变应力值代表材 料在某一循环特性下 的疲劳极限。
B
静应力点（塑 性材料）
曲线AC上方区域内 坐标点所对应的最大应 力值，都超过材料的疲 劳极限。
– 1 0/2
45º
45º
C
静应力点（脆
性材料）
O
0/2rm
S
σm
ra
S B
2.塑性材料极限应力线图的简化
①直线ES 段程
几种典型机械零件的k、k 值附录表。
2 尺寸效应
零件尺寸越大，在各种冷、热加工中出现缺陷的概率越大，疲劳强度就越
低。以尺寸系数（或）考虑其对零件疲劳极限的影响。 钢制零件的、值见附录表。
3 表面状态的影响
指零件表面粗糙度、表面强化的工艺效果及工作环境对零件疲劳极限的影
响。 以表面状态系数 考虑其影响。
☆疲劳极限应力图（适用于非对称循环变应力）
1它.疲们劳之极间限的应关力系图可—用—平疲均劳应寿力命（一定rm时），和应应力力比幅r不（同ra，）材绘料成的的疲曲劳线极图限表σ示rN。亦不同，
脉动循环 应力点
ra rm ma x r
ra rm ma x S
对称循环 应力点
曲线AC下方区 域内坐标点所对 应的最大应力值 ，均低于材料的 疲劳极限。
avam
45º
45º
S C σm
工程上为计算方便，用折线 AES近似代替曲线ABC。即折线
上任意点的坐标（σrm、σra）代
表某一循环特性下的疲劳极限。
机械零件的疲劳强度计算 ☆影响疲劳强度的主要因素三个方面：
1 应力集中的影响
零件截面尺寸突变处（如过渡圆角、键槽、小孔、螺纹）及过盈配合处会 产生应力集中，使局部应力大于公称应力。以疲劳缺口系数k（或k ）考虑其 对零件疲劳极限的影响。
第7章 零件的疲劳可靠度
§1 材料的疲劳特性
机械零件的强度，是指机械零件抵抗各种机械性破坏的能力。
早期的机械零件强度设计只限于静强度计算。到了19世纪中叶，从 火车轮轴大量疲劳断裂的事故中发现了在交变应力作用下的疲劳破 坏现象，开始了对疲劳强度的研究。实际上，常用的机械零件很多 是在交变应力作用下工作的，疲劳破坏是其主要的失效形式之一。
☆疲劳失效的特点
⑴工作应力值较低；
⑵疲劳失效过程：裂纹萌生、裂纹扩展和断裂；
⑶疲劳断口特征：
贝壳纹
☆变应力的种类
对称循环变应力
稳定循环
变
变应力
应
力
的
种
类
非稳定循
环变应力
☆变应力的特征参数
脉动循环变应力
非对称循环变应力
规律性非稳 定变应力
随机性非稳 定变应力
平均应力
m
m
axm
2
in
应力幅
a
maxmin
σrN
σσr∞r
持久疲劳极限
疲劳曲线是用一批标准试件进行疲劳 实验并用统计处理的方法得到的。即 以规定的循环特征r的变应力（通常 取r =-1)加于标准试件，经过N次循环 后不发生疲劳破坏时的最大应力称为 疲劳极限应力σrN。通过实验，可以 得到不同的σrN时相应的循环次数N， 将结果绘制成疲劳曲线，即σ-N曲线。