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疲劳损伤积累理论

疲劳损伤积累理论认为，当零件所受的应力高于疲劳极限时，每一次应力循环都会对零件造成一定量的损伤，这种损伤是可以积累的；当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳破坏。

线性损伤积累理论认为，每一次循环载荷所产生的疲劳损伤是相互独立的，总损伤是每一次疲劳损伤的线性累加（帕姆格伦-迈因纳定理）。

损伤率达到100%时，发生疲劳损坏。

疲劳寿命理论的应用

机器设备主要失效形式是疲劳破坏。一般来讲，设备的结构寿命是决定整个设备自然使用寿命的基础，如起重机报废标准中规定：主梁报废即标志着安全使用寿命的终结，可申请整车报废。在机器设备评估中，疲劳寿命理论主要用于估算疲劳寿命和疲劳损伤。

1.对于重要设备的评估，我们必须根据设备所承受的实际载荷，使用疲劳寿命理论对设备的实际疲劳损伤程度和剩余寿命进行计算。其基本步骤如下：

（1）统计计算危险断面各种载荷所对应的名义应力σi及作用次数ni；

（2）根据S-N曲线确定每一载荷所对应的应力水平σi下，达到疲劳破坏的循环次数Ni；

（3）根据疲劳损伤积累理论计算每一应力水平σi下的损伤率ni/Ni；

（4）计算总损伤率。

2.对于未进行疲劳寿命计算的机器设备，疲劳寿命理论可以用来估算这些设备的剩余物理寿命，其基本步骤如下：

（1）确定危险断面。有限寿命计算需要先知道应力值。计算时，首先分析承受载荷的情况，确定危险截面及其所承受应力的变化规律，并对这个截面进行疲劳寿命计算。如危险截面无法完全确定，则应对几个可能截面进行计算分析。

（2）确定应力。计算每一个载荷对应的应力值。

（3）计算应力循环次数。统计每一个载荷所对应的应力循环次数。

（4）确定各系数。考虑实际零件的形状、尺寸及表面状态，确定应力集中系数K、尺寸系数ε、表面系数β及不对称循环系数Ψ。

（5）计算修正后的应力。根据应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β计算修正后零件的疲劳极限。

（6）计算疲劳损伤或疲劳寿命。查与σi对应的Ni，并计算疲劳损伤或疲劳寿命。

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