应力集中在生活中的影响

应力集中在生活中的影响

（原论文题目：应力应变在生活中的影响）

摘要

应力集中是指受力构件由于外界因素或自身因素几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。应力集中在生活中各个方面都有体现并产生影响，本篇论文就是选取生活中的几个典型例子说明应力集中在生活中影响的利与弊，并进一步讨论在生活中如何对各种应力集中现象进行利用与避免。

关键词

生活应力集中利用与避免

作者单位：湘潭大学湘潭大学材料系

一、应力集中的利用

例子1、食品包装塑料袋中的应力集中利用

现在许多食品的塑料包装袋上离封口不远处的边上都会有三角形的缺口或者一条很小的切缝，沿着这些缺口或切缝撕塑料袋时，在缺口或切缝的根部会由于应力集中而产生很大的应力，因此稍稍用力就可以把塑料袋撕开。但是如果塑料袋上没有这样的缺口或切缝，想要撕开塑料袋就很困难了。这就是典型的利用应力集中解决生活中的问题的例子。

例子2、利用应力集中，使砍树更加科学

人们在砍树时常常会在里树根不远处先砍出一个三角形口子，然后再用力一推即可把树推倒、这是因为在三角形口子的顶尖处由于应力集中也产生很大的应力，利用这个应力甚至不用自己推树就会倒下来。利用这一现象，我们砍树的时候可以用更少的时间更小的力气，如此便提高了工作效率。

例子3、切割玻璃时的应力集中利用

玻璃店在切割玻璃时，通常先用金刚石刀在玻璃表面划一刀痕，再把两侧的玻璃轻轻掰断玻璃会沿划痕断开。这也是由于在刀痕处产生了应力集中。可见可见应用集中在生活中的应用十分广泛且重要。

二、构件中对应力集中的避免

材料的不均匀，材料中微裂纹的存在，都会导致应力集中，导致宏观裂纹的形成、扩展，直至构件的破坏。因此，在审计构件是，应避免几何形状的突然变化尽可能做到光滑、逐渐过渡。通常可采取消除尖角、改善构件外形、局部加强孔边以及提高材料表面光洁度等措施；另外还可对材料表面作喷丸、辊压、氧化等处理，以提高材料表面的疲劳强度，等等。

例子1、发动机的汽缸体出现裂缝后，可用环氧树脂等粘接剂粘合。在粘合前，先在裂缝的两端钻一个小孔。

本例中打一个小孔可大大的降低裂纹两端的应力集中系数，阻止了裂纹的扩展，延长了发动机的使用寿命。；

例子2、自行车内胎被刺破后，可用橡胶补块粘补。补块一般剪成圆形或椭圆形，而非正方形，且补块的边缘剪成斜茬形，下面宽，逐渐向上变窄。

本例中补块的边缘剪成斜茬形是整个内胎平滑降低应力集中应数，避免在运动中由于应力集中避免补快脱落的情况。

小结：应力集中在我们的生活中无处不在，它是一把双刃剑，利用好了可以为我们的生活带来无限的便利，但是如果我们忽略它的存在，就会给我们的生活带来极大的不便甚至造成灾难性的后果。作为当代大学生，我们应该充分学习和了解应力集中相关的专业知识，保证对应力集中这一现象有足够充分的了解。在学成以后在工作生活中积极对应力集中加以利用和避免，用我们的知识切实改善我们的生活。

附：几个因忽视应力集中造成危害的实例：

1、2004年日本美浜核电站事故。虽然并未导致核泄漏，但蒸汽爆发还是导致5名工人死亡，数十人受伤。美浜核电站座落于东京西部大约320公里的福井县，1976年投入运营，1991年至2003年曾发生过几次与核有关的小事故。2004年8月9日，涡轮所在建筑内连接3号反应堆的水管在工人们准备进行例行安全检查时突然爆裂。虽然并未导致核泄漏，但蒸汽爆发还是导致5名工人死亡，数十人受伤。2006年，美浜核电站又发生火灾，导致两名工人死亡。事故原因主要是蒸汽发生器内细管的金属疲劳。

2、1998年德国ICE城际列车脱轨事件。1998年6月3日，由慕尼黑开往汉保的德国ICE884次高速列车在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，发生了第二次世界大战后德国最为惨重的列车脱轨行车事故。该列车由两辆机车和12辆拖车组成，事故发生后12辆拖车全部脱轨。造成100人死亡，88人重伤。该列车车轮系橡胶弹性车轮，轮箍是轧制的无缝钢圈，通过热效应压在轮心上，轮心是铸钢轮体，轮箍与轮心间有一层橡胶体。轮箍轧制时若残留气泡或矿碴，在高压负荷动力作用下，就可能开裂；也可能是由于轮箍材料老化产生“疲劳断裂”所致。

日本航空123号班机空难事件，发生于1985年8月12日，班机是波音747-100SR型，飞机编号JA8119。搭载509名乘客及15名机组员，从日本东京的羽田机场，预定飞往大阪伊丹机场。在御巢鹰山区附近的高天原山（距离东京约100公里）坠毁，520人罹难。事故原因：日本官方的航空与铁道事故调查委员会，经过调查后，做出三点结论。1.1978年6月2日，该飞机在大阪的伊丹机场曾损伤到机尾；2.机尾受损后，波音公司没有妥善修补，正常需要二排铆钉，但维修人员只是将损伤的部分补了一排铆钉，所以增加了接合点附近金属蒙皮所承受的剪力，使该处累积了金属疲劳的现象;3.该处的压力壁在损坏后，造成四组液压系统故障（液压油泄漏），导致机师无法正常操控飞机。

应力状态及强度理论

图8-1 第 8章 应力状态及强度理论 例8-1 已知应力状态如图7-1所示，试计算截 面m-m 上的正应力m σ与切应力m τ 。 解：由图可知，x 与y 截面的应力分别为 MPa x 100-=σ MPa x 60-=τ MPa y 50=σ 而截面m-m 的方位角则为 α= -30o 将上述数据分别代入式（7-1）与（7-2）， 于是得 ()()()()MPa m 5.11460sin 6060cos 250100250100-=?-?+?---++-=σ()()()MPa m 0.3560cos 6060sin 2 50100=?-?-?---=τ 例8-2 试用图解法解例8-1（图8-2a ）。 (a) (b) 图8-2 解：首先，在τσ-平面内，按选定的比例尺，由坐标(-100，-60）与(50，60)分别确定A 和B 点图7-2b ）。然后，以AB 为直径画圆，即得相应的应力圆。 为了确定截面m-m 上的应力，将半径CA 沿顺时针方向旋转α2=60o至CD 处，所得D 点即为截面m-m 的对应点。 按选定的比例尺，量得OE =115MPa （压应力），ED =35MPa ，由此得截面 m-m 的正应力与切应力分别为

MPa m 115-=σ MPa m 35=τ 例 8-3 从构件中切取一微体，各截面的应力如图8-3a 所示，试用解析法与图解法确定主应力的大小及方位。 (a) (b) 图8-3 解：1.解析法 x 和y 截面的应力分别为 MPa x 70-=σ，MPa x 50=τ，0=y σ 将其代入式 (7-3）与 (7-5），得 }{MPa MPa 2696502070207022max min -=+?? ? ??--±+-=σσ ?-=??? ??--=?? ? ??-- =5.6202650arctan arctan max y x o σστα 由此可见， MPa 261=σ，02=σ，MPa 963-=σ 而正应力1σ 的方位角 o α则为-62.5o(图8-3a ）。 2.图解法 按选定的在τσ-平面内，按选定的比例尺，由坐标(-70，50）与(0，-50)分别确定D 和E 点（图8-3b ）。然后，以DE 为直径画圆即得相应的应力圆。 应力圆与坐标轴σ相交于A 和B 点，按选定的比例尺，量得OA =26MPa ，

橡胶耐疲劳性能影响因素

橡胶耐疲劳性能影响因素 就橡胶材料而言，疲劳寿命是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。 橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。 橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。 使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。 天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，首先是多硫交联键减少，而单、双键逐渐增加。总的表现是交联键的密度在增加，宏观的表现为胶料的硬度和定伸应力增加。由于胶料内部发生了以上微观结构的变化，从而进一步造成产品内部的生热继

影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响

现代机械强度理论及应用学期总结报告

现代机械强度理论及应用学期总结报告现代机械强度理论及应用这门课程主要阐述了材料和零件的强度概念，强度理论、强度与寿命设计、疲劳强度与可靠性、现代强度理论应用等。现代机械强度理论及应用是以机械学和力学为基础，分析零件失效断裂问题，以现代测试手段和计算机结合处理问题。基本假设是无缺陷的连续均匀构件受静载荷作用。设计准则是最大载荷下构件危险点的工作应力σ小于构件材料所需应力。 一．材料和零件的疲劳强度 现代强度理论中的疲劳强度理论包括疲劳强度可靠性和疲劳寿命可靠性；强度理论的基础是弹性力学和断裂力学，与现代测试技术、计算机技术、优化技术、摩擦学等相结合。工程构建的破坏性主要有三种：磨损、腐蚀和断裂。造成断裂的原因很多，有过载、低温脆性断裂、应力腐蚀、氢脆、镉脆、疲劳等。 强度的力学基础：弹性力学主要是指在允许的情况下，分析变形应变问题，分析弹性方程，物理方程、分析应力应变的关系。塑性力学时零件在整个变形中，不能完全恢复，按变形理论分析，根据屈服准侧来分析。断裂力学中则研究裂纹的发展速度。材料、零件和构件在循环加载下，它是在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。循环应力在工程上引起的疲劳破坏的应力或应变有时呈周期性变化，有时是随机的。在疲劳试验中人们常常把它们简化成等幅应力循环的波形，并用一些参数来描述。图1中σmax和σmin是循环应力的最大和最小代数值；γ＝σmin／σmax是应力比；σm＝（σmax＋σmin）／2是平均应力；σa＝（σmax－σmin）是应力幅。当σm＝0时，σmax与σmin的绝对值相等而符号相反，γ＝－11，称为对称循环应力；当σmin＝0时，γ＝0称为脉动循环应力。曲线 S-N曲线中的S为应力（或应变）水平，N为疲劳寿命。S-N 曲线是由试验测定的，试样采用标准试样或实际零件、构件，在给定应力比γ的前提下进行，根据不同应力水平的试验结果，以最大应力σmax或应力幅σa 为纵坐标，疲劳寿命N为横坐标绘制S-N曲线。当循环应力中的σmax小于某一极限值时，试样可经受无限次应力循环而不产生疲劳破坏，该极限应力值就称为疲劳极限，图2中S-N曲线水平线段对应的纵坐标就是疲劳极限。而左边斜线段上每一点的纵坐标为某一寿命下对应的应力极限值，称为条件疲劳极限。

汽机高温蠕变和低周疲劳对转子寿命的影响.

汽轮机转子低周疲劳与高 温蠕变的寿命计算及应用 前言 随着经济的快速发展，我国电力行业已经发展到历史上最为辉煌的时期。电力工业是现代化国家的基本工业，电力生产量更是一个国家家经济发展水平的重要指标。截止到2009年底，我国总装机容量达到87407万kw，超超临界压力1000mw机组已有数十台投入运行。与此同时，国家对于节能减排的重视，使得我们面临新的机遇，新设备，新技术的不断涌现，同时也给我们提出了更高的要求。目前各国都不同程度的遭遇或将遭遇的主要问题是电网发电量不足、电峰谷差逐渐增大及火电机组老化等[2][3]。因此，世界各主要发达国家都非常重视火电机组寿命管理的研究，尤其是研究汽轮机转子寿命评估。对此作了大量的工作，并取得不少成果。

目录 摘要 (1) 第一章绪言 1．1 课题意义 (2) 1．2 汽轮机转子寿命研究现状 (3) 1．3 目前存在的问题 (3) 第二章本文的研究内容 2．1 研究对象 (4) 2．2 研究内容 (5) 第三章转子热应力的计算模型 3. 1 转子温度场的数学模型 (7) 3. 2 应力场的数学模型 (10) 3. 3 有限元理论分析 (12) 第四章转子蠕变损耗寿命 4．1 金属疲劳机理及高温力学性能的研究 (14) 4．2 材料硬度和机组蠕变寿命损耗之间的关系 (16) 4. 3 蠕变寿命损耗计算 (18) 第五章转子低周疲劳寿命损耗计算 5 .1 汽轮机转子低周疲劳失效 (21) 5. 2 转子低周疲劳损伤及寿命计算 (23) 第六章疲劳——蠕变计算的应用及价值 6.1 疲劳——蠕变计算的应用及价值 (24) 结论 (25) 参考文献 (25)

影响疲劳寿命的因素

影响橡胶疲劳寿命的因素 一环境条件 环境影响在疲劳过程中特别是在长寿命的橡胶材料中起着关键作用。橡胶应力-应变关系和疲劳老化性能发展的方式在很大程度上依赖于材料的温度以及橡胶成分周围化学反应物的存在和浓度 A温度 升高的温度对橡胶形核寿命和疲劳裂纹增长速率产生有害的影响，这种有害影响在无定形橡胶中表现的最为明显，对于纯的丁苯橡胶处于可控测试中，随着温度从0°到100°，疲劳寿命化降低10000倍，而对于纯的天然胶而言，在相同条件下，疲劳寿命降低4倍。填料的加入可能降低对温度的依赖性。在疲劳裂纹增长测试中类似的影响可能被观察到。 上述温度的影响与由于老化或进一步教交联所发生的化学变化无关。温度对这些化学过程的速率产生很大的影响这种影响能够在升温或长时间内导致附加分解。温度实际对长期行为地影响程度取决于配方设计；固化剂，抗氧化剂等这些因素以后讨论。 B臭氧 在一个长期的疲劳测试中，有臭氧存在很大程度上会增大裂纹的增长速率和缩短寿命。由于应力集中，弹性体网链在裂纹尖端很容易与臭氧反应，臭氧与主要聚合物分子链的碳-碳双键发生反应引起断链。 当瞬间的能量释放速率超过一个小的起点，就会发生由于臭氧袭击而引起的裂纹增长，这个起点由Gz表示，Gz通常比机械疲劳起点T更小，Gz的值恨得程度上取决于配方设计，特别是抗氧化剂和抗臭氧剂存在。对于没有加入任何这些物质的橡胶来说，Gz = 0.1J/m2，当有抗臭氧剂存在时，Gz会增大10倍或更多，相比较而言，机械疲劳起点大约为T = 50 J/m2，臭氧看起来不影响机械疲劳起点的值，其他化学物质能够以一种类似臭氧的方式侵袭橡胶。Gent和Mrath 研究了在一个很大的范围内温度对臭氧增长速的影响。两个物理量被发现可以控制列为裂纹增长率da/dt，在玻璃化转变温度附近裂纹增长速率是与v温度成比例的，而与臭氧无关。在足够高的温度下（Q-Tg >100°），裂纹增长速率完全依赖于臭氧浓度而与温度无关。总的裂纹增长速率由下列方程式近似的给出

影响钢板弹簧使用寿命的原因分析

影响钢板弹簧使用寿命的原因分析 赵艺新疆八钢板簧有限公司，乌鲁木齐 830022 关键词：原材料 热处理 喷丸 1 前 言 我国目前载重车的悬架系统一般都采用钢板弹簧，客车多为变截面钢板弹簧和空气弹簧，钢板弹簧承载能力大，空载和满载情况下刚度变化也大，常影响汽车的平顺性和乘坐舒适性，表现为空车颠满载不颠，为此钢板弹簧又有渐变刚度簧、复合簧、变截面簧等以解决此类问题，钢板弹簧因其技术含量不高全国有大小板簧厂几百家，水平良莠不齐。空气弹簧承载能力大，空载和满载情况下刚度变化不大，汽车的平顺性和乘坐舒适性都非常好，但技术含量高价格高，我国目前只有二汽等大型具有科研实力的企业在研究并试生产未形成规模，因此汽车配件市场目前仍是钢板弹簧占主导地位。 汽车钢板弹簧是汽车悬挂系统中主要零件之一，起着车轮和车架之间连接的作用。它除了承受车厢及载荷的重量外，还要承受因路面不平所引起的冲击载荷和震动。由此可见，钢板弹簧主要是作为减震、贮能零件使用的。它既能吸收大量弹性功，又不允许发生任何永久变形。为了获得汽车最佳的平顺性，良好操纵的稳定性，必须保证钢板弹簧的高强度和具有较高的使用寿命。 2 影响其寿命的主要因素 2.1 原材料的选用 对于板簧而言有了高的弹性极限后，在使用中才不易发生永久变形，而淬火时钢材获得全部为马氏体时，其机械性能沿截面分布均匀，钢材才能发挥出最大的弹性极限来。钢材内如含有其他非马氏体组织，则其心部机械性能低，尤其是冲击韧性低，均能降低它的弹性极限，屈服极限。因此首先要求钢材有适宜的淬透性，材质不同，淬透性不同。 我国板簧行业执行的是汽车行业标准QCn29035-91，规定疲劳寿命≥8万次为合格品，因此我们选用材料的标准为最终的疲劳寿命能否达到行标的要求，如最常用的材料60Si2Mn淬透厚度为≤12mm，但≤14mm 厚钢板疲劳寿命均能达到并超过8万次要求，组织中除马氏体外还有少量的贝氏体和未溶铁素体。厚度＞14mm钢板质量则达不到8万次要求，组织中除马氏体外有大量的贝氏体和未溶铁素体，用户对这种簧反映多为断裂较早。50CrVA淬透厚度为≤25mm，多用于厚簧。国内有很多小厂采用道轨改制料（65Mn）制作板簧，价格低廉，但因65Mn只适用于小截面簧，淬透性低，一般正规厂家不使用。 2.2 原材料的质量 原材料质量包括原材料外在质量和内在质量两个因素。原材料外在质量的缺陷一般有：划痕、坑疤、碰伤、撬皮、锈蚀、侧裂、脱碳层超标等。原材料内在质量的缺陷一般有：非金属夹杂物、气孔、缩孔、带状组织、组织疏松、严重的碳化物偏析、发裂以及碳、合金含量低等。原材料的这些缺陷最终都会降低板簧的疲劳寿命，原材料锈蚀在热处理过程中还会造成热处理硬度不足，原材料含碳、合金含量低，造成材料强度低、淬透性及淬硬性差，加大了热处理难度使钢板硬度不足并难以解决，这点对含碳量较低的

影响扭簧疲劳寿命的关键因素

影响扭簧疲劳的关键因素 我们在加工扭簧时，必须要考虑几个影响它寿 命的重要因素： 一、原料的钢号和产地。 弹簧钢的种类有很多，其中抗疲劳性能较好的钢号 有：重要用途碳素弹簧钢丝（如琴钢线，T9A等）、油淬火-回火弹簧钢丝（如VDCrSi）、合金弹簧钢（50CrVA）； 这些材料的抗疲劳特性是值得肯定的，一般小于2.0mm直径的弹簧，我们多采用重要用途碳素钢，大于2.0mm直径的弹簧，一般采用后两种材料。另外，除了钢号的选择，钢材自身的产地也是相当重要的，国内钢材比较好的有宝钢、武钢等知名钢厂；国外也有非常优秀的弹簧钢，如德国、日本和韩国等国家生产的弹簧钢，首先设计或制造一种扭簧，其疲劳寿命至关因素即是胚料。 二、加工工艺 谈到加工工艺，首先应考虑到成形技术、退火工艺和喷丸强度，另外还可以增加一些辅助工序，如添加润滑油等。 成形技术方面，现在应用比较广泛的是有芯卷制，可以参阅《弹簧手册》，里面有细致的介绍，其中成形设备也是相当关键，个人觉得转线机这种设备制作扭簧是非常理想的设备，主要原因是它在成形扭簧时，可以同步弹簧线向旋转，我们一般弹簧成形设备，送线和卷制是分开控制的，所以在成形时，无法解决弹簧线扭转，如果是圆线，还勉强可以成形，若是方线或非圆形线材，是无法成形扭簧的。重点问题是，这种能同步线向旋转的转线机，更能减少成形对线材内部结构

的伤害，从而保证成形出的扭簧寿命更加长一些。 三、退火温度与时间。 退火，是一种消除扭簧内部应力的工艺方法，它的作用效果主要有温度和时间两个因素决定。由于扭簧经弹簧机外力作用成形，其内部应力失去平衡，我们需借用退火工艺来消除它内部的大部分应力，对扭簧的性能也起优化作用。当然，退火工艺不仅仅是这么简单，对于不同钢号、不同钢胚和不同直径的弹簧钢，都需要用不同的退火温度和时间，我们在定温度和时间的时候，首先要接近钢材拉线后的退火温度，而时间一般不用太久，一般都在10-40分钟内，具体看弹簧线直径大小。退火温度高低和时间长短，对扭簧疲劳的影响是有一个峰值的，当温度和时间综合效果低于这个峰值时或高于这个峰值，最后得到的扭簧寿命都不是最好的，这个峰值就是一个临界点，只有通过多组退火试验，多次去测试，最后才能确定这个临界点。 四、喷丸强度。 喷丸，也是一种消除扭簧内部应力的工艺方法，而喷丸强度是喷丸效果的一种指标，影响喷丸强度的因素主要有钢丸的直径大小、硬度、喷丸的时间和所喷扭簧的量。不同直径的扭簧，我们需要的喷丸强度是不一样的。喷丸的最佳效果，是通过喷丸，在扭簧表面能形成一层强化膜，这必须是丸粒的轻微打击而形成的，不能伤害到扭簧表面，造成表面缺陷，更不能把这种破坏深入到钢的内部组织。 所以喷丸强度是很关键的因素，遵从的原则是柔和均匀。

金属材料的力学性能硬度韧性疲劳及工艺性能

第二节金属材料的力学性能（硬度、韧性、疲劳）及工艺性能 一、复习要求 1、知道硬度的概念； 2、熟悉硬度测试的方法及原理； 3、知道各种硬度测试的表示方法； 4、知道各种硬度测试方法的特点并能根据特点进行合理选用； 5、知道冲击韧性的概念并了解其测试原理、方法及适用； 6、知道疲劳的概念并了解其特征和产生疲劳的原因； 7、知道疲劳曲线和疲劳极限的概念并了解影响疲劳极限的因素； 8、了解工艺性能的种类及影响因素。 二、课前自主复习 （一）、复法指导 1、复习内容 1）、硬度、韧性、疲劳概念； 2）、硬度、韧性、疲劳的测试方法及应用场合； 3）、影响硬度、韧性、疲劳的因素。 2、怎么复 1）、抓住载荷特性及衡量指标结合强度、塑性的概念对硬度、韧性、疲劳的概念进行比较记忆； 2）、课堂以探究解析硬度、韧性、疲劳等知识应用选择来帮助同学理解知识为主； 3）、提出问题、分析问题、解决问题并及时巩固问题并学会对知识的迁移应用。 （二）、知识准备 1）、硬度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。2）、硬度的测试方法有很多，最常用的有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。分别用HB、HR、HV表示。 3）、布氏硬度值根据所采用的压头材料不一样，分别用符号HBS（钢球）和HBW（硬质合金球）表示。 4）、洛氏硬度有HRA、HRB、HRC三种标尺，压头型式分为1200的金刚石圆锥体和直径为Φ1.588mm的钢球两种。 5）、维氏硬度用的是1360的正四棱锥体金钢石压头。 6）、冲击韧性在指金属材料在冲击载荷的作用下而不破坏的能力。常用的测试方法有大能量一次冲击试验和小能量多次冲击试验，测试结果分别用冲击韧度αk和规定冲击载荷下冲击的次数N表示的。 7）、疲劳是金属材料在交变载荷作用下虽然承受小于或远远小于屈服点的应力但在较长的时间后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象。 8）、疲劳曲线指的是作用的交变应力与循环次数的关系曲线。曲线表明金属承受的交变应力越小则断裂前的应力循环次数越多。 9）、疲劳极限是无限多次交变应力作用下而不破坏的最大应力。当应力为对称循环时，疲劳极限用符号σ-1表示。 10）、工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。 11）、衡量铸造性能的主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。

橡胶疲劳寿命影响因素概述

就橡胶材料而言，它是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。 橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播 和扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。 橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。 使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高

应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。 天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，首先是多硫交联键减少，而单、双键逐渐增加。总的表现是交联键的密度在增加，宏观的表现为胶料的硬度和定伸应力增加。由于胶料内部发生了以上微观结构的变化，从而进一步造成产品内部的生热继续，当生热温度超过120℃(如到达130℃、140℃、150℃)时，橡胶材料总的交联密度逐步下降。疲劳破坏的最后阶段，橡胶材料的外观表现将接近混炼胶状态。此时的橡胶已经完全丧失弹性．产品也将失去了实际使用价值。 影响疲劳寿命的因素 弹性体的性质研究表明，在低应变疲劳条件下，橡胶的玻璃化转变温度愈高，耐疲劳破坏性能愈好；在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶耐疲劳破坏性能较好。疲劳裂纹增长也与弹性体种类有关，N R和B R对应变速率不敏感，而S BR等由于具有较大的粘弹性，对应变速率较为敏感。（针对这方面的研究和表述最多，但是与本次研究关系不大，因此简要带过）应变周期随频率的增加，橡胶的疲劳破坏加快，但当频率增加到一定程度后继续增加时，其疲劳寿命变化就不再显著。主要是由于低频条件下，机

鞋底硬度对人体的影响测试详解

鞋底硬度对人体的影响测试详解 行走是人们生活中重复最多的一种整体性运动，目前国际上最时兴的健身运动就是健身走，人一生行走的距离约为地球周长两周半以上，步行1公里，每一只脚要承受600～700次的重力冲击，如果运动激烈，则冲击力就更大。鞋如果没有良好的减震系统，来缓解对足的冲击力，就会使双脚感到疲劳不堪负重，还会对踝关节、膝关节、腰背以及人体的大脑造成冲击伤害。关于步态，科学工作者们已经做了大量的研究，网上有关步态的文章就有几千篇，而有关运动鞋也有大量的研究，但是，针对不同硬度鞋底的鞋在人体步行能力上的研究还未见报道。因此，对人体穿不同硬度鞋底的鞋行走进行生物力学分析，用可靠的力学参数和科学的评价方法来衡量各种鞋的鞋底功能特性就尤为重要。 实验方法： (1)不同硬度鞋底鞋的制备及鞋底的力学性能测评：运用Instron材料试验机参照GB/T13634-92硫化橡胶或热塑性橡胶压缩、应力松弛的测定来进行实验。挑选出3种不同硬度的鞋底，测量鞋底的弹性模量、应力松弛，找出能够进行步态实验的不同硬度鞋底，并制作成鞋，鞋重量均为103克。 (2)实验仪器： 1、运用Vicon红外摄像系统，对受试者的静态和动态数据进行捕捉，找出穿不同硬度鞋底的鞋影响人体长时间步行能力的主要运动学参数。 2、运用Novel-Pedar与Zebris足底测量系统，对受试者的足底压力指标进行测量，找出穿不同硬度鞋底的鞋在人体长时间步行中，影响足底的力、压强、接触面积等主要动力学参数。 3、运用Biovision16通道肌电图机，对胫骨前肌、股外侧肌、腓肠肌和股二头肌进行肌肉电信号的IEMG与MF信号进行采集，找出穿不同硬度鞋底的鞋在人体长时间步行中对上述肌肉的时域和频域指标影响。 4、运用Cosmed运动心肺测试系统，通过耗氧量计算出耗能量，定量比较受试者穿同硬度鞋底的鞋引起的人体体能消耗情况。 (3)实验步骤与操作过程： 1、在受试者特定部位贴上marker球，建立下肢的骨骼模型；在股外侧肌、股二头肌、胫骨前肌、腓肠肌的肌腹上贴上电极测定肌电，并在实验前对肌肉的IEMG进行标准化处理。 2、在没有进行测试之前，做足弓高度的标定。 3、受试者穿上不同硬度鞋底的鞋，鞋内垫上Pedar鞋垫在跑台上进行速度为7.2km/h的健身快走，按照规定动作持续步行60min。受试者共6名，均参加三天实验，第一天穿软底鞋，第二天穿中等硬底鞋，第三天穿硬底鞋进行实验，每隔5min采集测试数据。 4、测试结束后，让受试者裸足测定足弓高度，然后再在测力平板上走一遍，记录数据。 5、测试过程每隔5min询问受试者的身体情况，以及穿不同硬度鞋底的鞋对步行能力的影响，建立主观评价表。 (4)数据处理：所有数据用SPSS13.0统计软件处理，结果用平均数±标准差表示，进行IndependentSamplet检验、双因素方差分析和Pearson相关分析，并以P0.01作为差异显著性水平。 结果与分析：(1)穿软底鞋的步态周期比其它鞋的步态周期增加，小腿角度前摆最小，后摆最大；踝关节角度最小，全掌着地期与脚跟离地期踝关节角度均降低，时间-鞋交互影响对软底鞋最明显；内踝与足背高度有明显降低；脚跟相比较其它鞋受力较小，足弓内外侧，跖骨三个区域，在行走过程中脚尖部分受力较为明显。软底鞋足底接触面积最大，外侧力偏大，足弓较早塌陷容易引起内翻。积分肌电值总体高于其它两双鞋，其中腓肠肌的表现尤其明显，肌电活动较大容易疲劳。稳定状态时，穿软底鞋的摄氧量较大，能量较高。

应力时效对高强度铝合金硬度的影响

《专业综合训练》报告书 课题名称：应力时效对高强度铝合金硬度的 影响 学院（系）：材料科学与工程学院 专业：热处理 年级：08级 学生姓名：刘建宁 指导教师：张静武 2011年12月13 日

应力时效对高强度铝合金硬度的影响 一、选题背景 高强度铝合金具有比重小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，被广泛地应用于航空工业及民用工业等领域，尤其在航空工业中占有十分重要的地位，是航空工业的主要结构材料之一。近几十年来，国内外学者对高强度铝合金的热处理工艺及其性能等进行了大量的研究，取得了重要进展，并极大地促进了该类材料在航空工业生汽中的广泛应用。 高强度铝合金主要是以AI-Cu-Mg和A1-Zn-Mg-Cu为基的合金。前者的静强度略低于后者，但使用温度却比后者高。AI-Cu-Mg系合金是发展最早的一种热处理强化型合金。航空工业的发展，促进了该系合金的改进。本世纪20年代和30年代相继发展了2014和2024合金，随后又发展了2618合金。这个系的合金发展较为成熟，已先后定型了十几个牌号。这些合金作为航空材料，己得到了广泛的应用。 热处理是一种常用的提高铝合金性能的工艺。热处理工艺的不同对合金析出相也有很大影响。最近，有学者研究发现，在时效过程中施加外应力，即应力时效，对A1-Cu-Mg-Ag合金中强化相的析出序列、数量、大小和分布等都有显著影响。应力时效是指在时效过程中引入一小于屈服极限的应力，在温℃度和应力的耦合作用下，会使强化相的析出过程产生显著的变化。这种热处理工艺最初是用于研究Ti-H，Zr-H，Fe-N及镍合金。而对于铝合金体系的研究最早是用于简单二元体系A1-Cu合金。HOSFORD 等于1975年首先展开了对A1-Cu 合金应力时效的研究。 二、文献综述 研究现状 HOSFORD 等于1975年首先展开了对A1-Cu合金应力时效的研究。他们发现，时效过程中施加外应力能够使合金中的强化相θ’相沿某一方向呈择优取向析出。若施加沿<100>方向的压应力，则θ’相沿平行于应力轴的方向析出，若施加拉应力，则沿垂直于应力轴的方向析出。随后，SANKRAN 推翻了这一结论。他认为，如果是压应力，则析出相应垂直于应力方向；如果是拉应力，则平行于应力方向。在此之后，国内外学者展开了对A1-Cu合金应力时效的研究，得到的结论都与SANKRAN 的结论吻合。ZHU等对Al-Cu合金的应力时效进行了比较系统的研究，认为应力位向效应与外加应力、温度、合金成分和时效时间有关。目前对于应力时效的研究大部分针对A1-Cu简单二元合金体系，而对复杂合金体系研究较少。HARGARTER和CHEN等研究了A1-Cu-Mg-Ag合金的应力时效。他们均发现Al-Cu-Mg-Ag合金中的析出相η和θ’一样，均有位相效应。

机加工对疲劳寿命的影响

机加工对疲劳寿命的影响 由抛丸/喷丸强化引入的残余压应力是最终拉应力强度的一个百分比，该比率随着零件材料本身强度/硬度增加而增加。高强度/硬度的金属更脆，且对表面缺陷更敏感。对其进行抛丸/喷丸强化，能让这些高强度金属可以应用在易发生疲劳的工作条件下。飞机起落架通常设计的疲劳强度为300 ksi (2068 MPa)，结合抛丸/喷丸强化。 机加工过程会明显影响金属零件的疲劳属性。这种影响可以是有害的，也可以是有益的。有破坏性的工艺包括、研磨、过度磨削、金属加工等，这些让零件表面形成残余拉应力。残余拉应力和承受的载荷应力会一同加速零件早期疲劳失效。 有益的机加工工艺包括表面硬化，即向零件表面导入一个压应力。珩磨、抛光、滚压都旨在消除由于机加工过程而引起的表面缺陷和抵消有害的拉应力，从而改善零件的表面属性。表面滚压同样可以导入压应力，但往往受限于圆柱形的几何形状；而抛丸/喷丸强化无形状限制，且最经济有效，强化效果相当显著。 以下试验说明了残余应力对疲劳寿命的影响。一个飞机机翼制造商，对其中一个蒙皮紧固件进行试验，该零件在工作到其预期寿命60%的时候，产生了微裂纹。对该裂纹发生部位进行抛丸/喷丸强化，结果发现，该紧固件的抗疲劳寿命延长了300%，即使在减少了横截面厚度的情况下都没有再发生裂纹延展或进一步扩大。 焊接 焊接后会产生残余拉应力，因为焊接是在焊接材料处于熔化状态进行的，那时是材料最热、最膨胀外扩的状态。然而再将其与表面温度低很多的基体材料相接合。焊料迅速降温，并试图在降温过程中收缩。由于焊料已经与比它温度低且更强大的基体材料接合，所以无法实现快速收缩。其结果就是焊料实际上是被基体材料“拉伸”开。受热区域是残余拉应力集中的部位，也是失效经常发生的部位。焊接补充材料、化学成分、几何形状、致密性等的不一致性，会加剧残余拉应力的提高，从而加速疲劳失效的发生。抛丸/喷丸强化能有效地抵消掉焊接在受热区域引起的，会导致失效的残余拉应力，使由材料表面由原来的拉应力状态转变为压应力状态。 由焊接、热应力释放合抛丸/喷丸强化所引起的一系列残余应力之有趣变化。焊接造成的拉应力加之零件服役后所承受的载荷应力，会共同急剧加速焊接部位的早期失效。 如果对焊接部位在1150F (620摄氏度)下进行持续1小时热应力释放，表面的残余拉应力就会降至零，从而改善该区域的疲劳属性。 如果用抛丸/喷丸强化来代替热应力释放，也会同样甚至更好地将材料表面的残余拉应力状态转变成残余压应力状态，这会显著且有效地阻止疲劳裂纹形成和延伸。 最佳的工艺工序是，焊接后先进性应力释放再进行喷丸强化。应力释放可软化焊接材料，从而能最大可能性地产生一个更深的压应力层。

水的硬度对人有何影响

近半个世纪以来，世界各国经济迅速发展，现代化工业，尤其是合成化工业更是突飞猛进，这些化学物质的大部分通过人类活动进入水体，如生活污水和工业废水的排放，农业使用化肥、杀虫剂的流失等，使接纳水体的物理化学性状发生了显著的变化。80年代初就发现，水中有2 000多种有机物，饮用水中有700多种，其中有20种致癌物，23种可疑致癌物，18种促癌物，56种致突变物。世界各国现在都十分重视微量有机化合物污染与人体健康的关系。 目前世界上许多发展中国家对于饮用水的净化方法，基本上还是采用常规的混凝→沉淀→砂滤→投氯消毒工艺。这种工艺对于澄清水质，消除水中病原菌是十分有效的。一般认为经过常规的流程，滤后水中大肠杆菌等传染病菌和病毒能得到基本的去除。但随着水体污染的加剧，种类繁多的有机物进入水体形成真溶液，常规工艺几乎无能为力。我国GB5749－85《生活饮用水卫生标准》中水质检测项目共35项，欧共体饮用水水质指令规定共66项，世界卫生饮用水水质规定共47项，与我国标准相比，增加的主要为微量有机物方面的项目。对饮用水有机污染的现状，必须寻求新的处理方法。 1目前常用的消毒方法 我国水处理普遍采用氯化工艺。它具有成本低、设备简单、运行管理方便等优点。但加氯可与水中有机物发生取代反应生成有机囟化物，即所谓的“三致”物质，对人体健康构成潜在的危害。 70年代，荷兰和美国水处理工作者发现，加氯消毒后，饮用水中产生三卤甲烷(TCM)类化合物，主要是氯仿、二氯乙酸、氯和溴之间的中间产物。氯化后的饮用水中不仅生成三囟甲烷，而且还生成其它囟代有机物(TCO)，其浓度一般为TCM浓度的5～10倍，它们对人体健康同样产生不利的影响〔4〕。TCM和TCO的主要前驱物质为三大类：1.由植物残骸所导致的腐殖酸和黄腐酸等降解产物，如间苯二酚，香草酸和黄腐酸等降解产物；2.来自于藻类的氨基酸嘧啶、色氨酸、脯氨酸、尿嘧啶、蛋白质等；3.工业废水中的某些化合物，如酚类等。 用Cl2消毒导致TCM和TCO的产生，人们认识到其存在的隐患。因此非氯消毒工艺技术的研究得以迅速发展。 2对策及发展趋势 解决饮用水污染问题，有两种途径：①保护饮用水水源；②强化水处理工艺。从总体上说，我国水环境质量短时期内还难以改善。对饮用水水质要求越来越高，要从污染水源获得优质饮用水，可供选择的方法是强化水处理工艺，即采用先进的水质深度处理技术。 2．1氧化法 2．1．1臭氧氧化法(O3) 臭氧（O3）的氧化能力比氯强，能杀灭细菌，能迅速而广泛地氧化分解水中的大部分有机物，有效地除色、浊、嗅味，除铁锰、硫化物、酚、农药等，但臭氧的氧化很难达到完全矿化的程度，过程中对紫外光有强吸收性的大分子往往被氧化成小分子。近年来，水处理工作者开始研究应用臭氧氧化与其它方法联用技术。 a.臭氧——生物活性炭技术(O3—BAC技术)。实践证明，O3—BAC技术对去除水中COD、色度与嗅味、酚、硝基苯、氯仿、六六六、DDT、氨氮、油、木质素、氰化物等均有明显效果，Ames试验结果为阴性，净化后的饮用水能完全达到国家标准。

硬度对疲劳寿命的影响

硬度对疲劳寿命的影响 一、概述 齿轮表面硬度测试分两组，每组10个齿轮，它们渗碳和硬化的相同的AISI9310材料，相同的加工温度条件下制成的。每组都是由标准研磨齿轮表面加工成的。第二组对齿轮齿面和齿根进行额外的喷丸加工处理,来减少残余表面压应力。齿轮节圆直径为8.89cm。测试条件是：齿轮温度350 K，最大赫兹应力的1.71 x 109 N /m2，和10000rpm的速度。 结果表明，喷丸的标准齿轮寿命是没有喷丸寿命的1.5倍，残余应力测试表明，喷丸产生的压应力越高的齿轮疲劳寿命越长。喷丸齿轮之所以寿命是普通齿轮的1.5倍，主要是因为他们残余应力的不同。喷丸之后的齿轮它们的残余应力远远高于标准齿轮。 二、试验和结果 1 材料和测试条件 这20个齿轮通过真空电极自耗单一热源且符合美国标准认证的AISI9310材料加工而成。其中十个齿轮在研磨之后进行了喷丸处理。这些齿轮节圆直径8.89cm。无论是喷丸齿轮还 是没喷丸齿轮之后都在相同条件下进行表面疲劳点蚀试验。这些条件包括，齿轮温度350K，最大赫兹应力1.71x109N/m2，以及转速10000r/min。 2 仪器、样本、步骤 2.1 设备 齿轮疲劳试验是在美国宇航局路易斯研究中心的齿轮测试仪(图1)上进行的。这个设备 采用四边形原则来支持齿轮，当外加驱动是只需要克服系统的摩擦损失。 Figure 1NASA Lewis Research Center's gear fatigue test apparatus. 图1NASA路易斯研究中心的齿轮疲劳试验装置 试验装置的示意图如图1（b）所示。油压和流动通过轴密封作用于负载叶片。随着油 压对从动齿轮的负载叶片作用增加,转矩同样作用于轴。这个扭矩传播通过测试齿轮回到从 动齿轮,这里一个与之对应的相反转矩由油压力产生。这个作用于测试齿轮的扭矩,取决于作用于负载叶片的液压,它可以把轮齿加载所需的应力水平。两个相同的测试齿轮可以在没有 加载任何负载时开始,也可以在没有改变运行轨道时在轮齿上逐渐施加负载。皮带传动测试 设备可以通过调整皮带轮转速来控制齿轮转动到指定转速，本实验设计转速为10000r/min。 2.2 材料 这些测试齿轮由真空电极自耗（CVM）生产材料AISA9310钢加工而成，而且这两套 齿轮的洛氏硬度为58且硬化层深度为0.97mm，名义核心硬度为洛氏40。其中一套齿轮在 在完成磨削，并根据表2给出的要求进行齿根齿廓规范化。材料化学成分见表1。

局部应力应变法

局部应力应变法 传统的局部应力应变法以Manson 一Coffin 公式为材料疲劳性能曲线.以应力集中处的局部点应力作为衡量结构受载严重程度的参数.这一方法在大应变低寿命时与实际情况符合很好.但进人高周疲劳，由于Manson 一Coffin 公式与实验结果的差距逐渐增大，由于缺口根部塑性的消失而使应力梯度变大，致使传统的局部应力应变法过低地估计了结构的疲劳寿命.就实际工程结构而育，通常受到随机载荷的作用，在大多数情况下，载荷谱中的高载处于低周疲劳阶段，大多数的中低级载荷处于高周疲劳阶段，所以寻找一个同时适用于高周和低周疲劳寿命估算的方法是其有很大实际意义的。 ( ε-f N ) 曲线是是重要的材料疲劳性能曲线，在局部应力应变法中，它是结构疲劳寿命估算的基本性能数据。传统的局部应力应变法采用Manson-Coffin 公式来描述 ''(2)(2)f b c a f f f N N E σεε=+ (1) Manson-Coffin 公式虽然在工程上得到了广泛的应用，但也存在着一些严重的不足：①大多数金属材料按Manson-Coffin 分解后的塑性线不能很好地用直线来拟合，而是向下弯曲的曲线；②Manson-Coffin 公式仅适用于解决低周疲劳寿命的计算，而在高周疲劳时计算出的寿命与实验结果相差较大；③当（1）式中的 f N 趋于无穷时，ε趋于零，即Manson-Coffin 公式没有反映出的疲劳极限，这与实际情况不符。文献[1]针对传统的局部应力应变法存在的这两个缺陷，提出解决这一问题的方法:用等效应变一寿命曲线或四参数应变一寿命曲线替换Manson 一Coffin 公式，用更合适的缺口疲劳系数或缺口场强度来描述缺口受载的严重程度，希望将传统的局部应力应变法推广到高周疲劳寿命的估算。四参数（ε-f N ）曲线：在中高疲劳区（1）式已不太适用，文献[2]提出了一个四参数的（ε-f N ）曲线拟合公式 2013lg(/)lg *ln{}lg(/) t f t A N A A A εε?=+? (2) 式中：为四个回归参数。（2）式具有以下特点：①它适用于中高周疲劳阶段 （ε-f N ），克服了Manson-Coffin 公式在高周疲劳段误差较大的缺点；②当 f N 趋于无穷时，ε趋近于A3，可反映出材料的疲劳极限；③与当量应变-寿命曲线公式（1）相比，不需由实验给出参数同时比（ε- f N ）曲线的拟合度高。 文献[3]指出现行方法在计算中低周疲劳有较好的寿命预测精度，但对高周疲劳寿命预测精度不高。它认为主要是因为没有考虑到应力集中、表面加工状况、尺寸和环境介质的