許多工況載荷歷史中都會有非零的平均應力。人們發明了三種平均應力修正方法,可以省去必須在不同平均應力下進行疲勞測試的麻煩:
圖 平均修正方法
這三種方法都只能應用于所有相關聯的S-N曲線都基于完全反轉載荷的情況。而且,只有所應用疲勞載荷周期的平均應力與應力范圍相比很大時,修正才有意義。上圖顯示了交替應力、材料應力極限和載荷平均應力之間的關系,該圖稱為Goodman圖表。
實驗數據顯示,失效判據位于Goodman曲線和Gerber曲線之間。這樣,就需要一種實用的方法基于這兩種方法并使用最保守的結果來計算失效。
疲勞壽命的計算方法
對每個設計進行物理測試明顯是不現實的。在多數應用中,疲勞安全壽命設計需要預測零部件的疲勞壽命,從而確定預測的工況載荷和材料。
計算機輔助工程(CAE)程序使用三種主要方法確定總體疲勞壽命。這些方法是:
·應力壽命方法(SN)
這種方法僅基于應力水平,只使用W?hler方法。盡管不適用于包含塑性部位的零部件,低周疲勞的精確度也乏善可陳,但這種方法最容易實施,有豐富的數據可供使用,并且在高周疲勞中有良好的效果。
·應變壽命(EN)
這種方法可以對局部區域的塑性變形進行更詳細的分析,非常適合低周疲勞應用。但是,結果存在一些不確定性。
·線性彈性破壞力學(LEFM)
這種方法假設裂縫已經存在并且被檢測到,然后根據應力強度預測裂縫的增長。借助計算機代碼和定期檢查,這種方法對大型結構很實用。
由于易于實施并且有大量的材料數據可用,SN是最常用的方法。