疲勞試驗?的研究歷史
疲勞試驗的研究歷史
1954 年,世界上第一款商業客機de Havilland Comet 接連發生了兩起墜毀事故,這使得“金屬疲勞”一詞出現在新聞頭條中,引起公眾持久的關注。這種飛機也是第一批使用增壓艙的飛行器,采用的是方形窗口。增壓效應和循環飛行載荷的聯合作用導致窗角出現裂紋,隨著時間的推移,這些裂紋逐漸變寬,*后導致機艙解體。Comet 空難奪去了68 人的生命,這場悲劇無時無刻不在提醒著工程師創建安全、堅固的設計。
自此以后,人們發現疲勞是許多機械零部件(例如在高強度周期性循環載荷下運行的渦輪機和其他旋轉設備)失效的罪魁禍首。
1867年 ,德國的A.沃勒展示了用旋轉彎曲試驗獲得的車軸疲勞試驗結果,把疲勞與應力聯系起來,提出了疲勞極限的概念,為常規疲勞設計奠定了基礎。第二次世界大戰中及戰后,通過對當時發生的許多疲勞破壞事故的調查分析,逐漸形成了現代的常規疲勞強度設計。1945年,美國的M.A.邁因納提出了線性損傷積累理論 。1953年,美國的A.K.黑德提出了疲勞裂紋擴展理論。之后,計算帶裂紋零件的剩余壽命的具體應用,形成了損傷容限設計。20世紀60年代,可靠性理論開始在疲勞強度設計中應用。
在常規疲勞強度設計中,有無限壽命設計(將工作應力限制在疲勞極限以下,即假設零件無初始裂紋,也不發生疲勞破壞,壽命是無限的)和有限壽命設計(采用超過疲勞極限的工作應力,以適應一些更新周期短或一次消耗性的產品達到零件重量輕的目的,也適用于寧愿以定期更換零件的辦法讓某些零件設計得壽命較短而重量較輕)。損傷容限設計是在材料實際上存在初始裂紋的條件下,以斷裂力學為理論基礎,以斷裂韌性試驗和無損檢驗技術為手段,估算有初始裂紋零件的剩余壽命,并規定剩余壽命應大于兩個檢修周期,以保證在發生疲勞破壞之前,至少有兩次發現裂紋擴展到危險程度的機會。疲勞強度可靠性設計是在規定的壽命內和規定的使用條件下,保證疲勞破壞不發生的概率在給定值(可靠度)以上的設計,使零部件的重量減輕到恰到好處。