更新时间:2024-07-01 13:59
应力(S)-循环次数(N)曲线-存活率(P)同一组试件在同样的条件下进行试验,它们的疲劳寿命N并不一样,但却具有一定的分布规律,即与概率有关。因此,可以根据一定的概率(通常就是存活率P,亦相当于可靠度)来确定N值。并且疲劳寿命还与应力水平有关,因此可以得出N为P和S的二元函数。P,S,N的函数关系形成三维空间中的一个曲面,但是为了与传统的S—N曲线一直,工程上习惯将P,S,N的函数关系画在S—N的二维坐标系中,当P取值一定时,则以S为自变量形成一条S—N曲线,当P得取值变化时,则每一P值对应着一条S—N曲线,从而形成S—N的曲线族,也将其称为P—S—N曲线。
P-S-N就是S-N 曲线和概率的结合,P则是指失效概率,即存活率,意为若采用当前S-N曲线,其安全的可靠性,如0.95的存活率通俗讲即采用此S-N曲线,100个试件至少有95个是安全的。
疲劳损伤发生在受交变应力(或应变)作用的零件和构件,零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力(或应变)的反复作用下,经过一定的循环次数以后,在应力集中部位萌生裂纹,裂纹在一定条件下扩展,最终突然断裂,这一失效过程称为疲劳破坏。材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命。
当施加于结构的交变载荷经过一定的循环次数N以后,构件发生疲劳断裂。循环次数N称为疲劳寿命。对件用不同载荷进行多次反复加载实验,可测得在不同载荷下试件的疲劳寿命,得到应力与寿命的一系列关系,将这种应力—寿命关系的曲线描绘出来,就是构建的疲劳寿命曲线,通常称之为S—N曲线。
零件的疲劳寿命与零件的应力、应变水平有关,它们之间的关系可以用应力一寿命曲线(σ-N曲线)和应变一寿命曲线(δ-Ν曲线)表示。应力一寿命曲线和应变一寿命曲线,统称为S-N曲线。
S-N曲线是对构件进行疲劳寿命预测的前提和基础。由于疲劳试验数据的离散性,使得疲劳应力-寿命间的曲线,并不是一一对应的单值关系,而是与存活率P紧密相连。前面提到的S-N曲线是中值疲劳寿命曲线,也就是存活率P为50%的S-N曲线。在许多情况下,尤其是构件的可靠性设计中,根据实际要求,需要不同存活率的S-N曲线。要表达这些不同存活率的疲劳寿命曲线,就必须使用P-S-N曲线。
实践表明,疲劳 寿命分散性较大,因此必须进行统计分析,考虑存活率(即可靠度)的问题 。具有存活率p(如95%、99%、99.9%)的疲劳寿命Np的含义是 :母体(总体)中有p的个体的疲劳寿命大于Np。而破坏概率等于( 1- p ) 。常规疲劳试验得到的S-N曲线是p=50%的曲线 。对应于各存活率的p的S-N曲线称为p-S-N曲线。