基于热耗散理论的金属构件疲劳寿命分析

蔺宏岩 于明达 彭 俊 李浩宇

（绥化学院农业与水利工程学院 黑龙江绥化 152000）

疲劳断裂破坏即在某点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用后发生断裂的材料内部所发生的永久性结构变化过程，是当今引起工程结构失效的最主要原因之一[1]。在探索材料疲劳断裂破坏的研究中，人们对疲劳的认识不断地得到深化与修正，在疲劳现象的观察、疲劳机理的探索和疲劳极限、疲劳寿命等参数的预测方面都取得了一定的研究成果[2]。但疲劳问题涉及循环扰动载荷、材料内部缺陷以及材料使用环境等多因素的影响，因此对于疲劳失效问题的认识和解决，还需要进一步深入分析。

疲劳极限和疲劳寿命是研究疲劳失效问题时最重要的两个指标。疲劳极限即应力交变循环大至无限次（高周要求循环107以上）而材料仍不发生破坏时的最大应力，疲劳极限确定的传统方法有升降法、单点法、应变控制法和成组法，新方法包括热敏电阻测温法、热电偶测温法和红外热像法等[3,4]。疲劳寿命的预测是疲劳性能分析的另一个重要问题，在当代工程上多采用疲劳总寿命法来预测疲劳寿命和指导疲劳设计[5]。本文将对红外热像法中的热耗散基本理论与方程进行阐述，利用构件表面在疲劳过程中的热耗散（温升）进行疲劳分析。从能量的角度确定金属FV520B构件在周期循环荷载下疲劳极限的出现位置，疲劳极限的大小，并绘制应力-寿命曲线（S-N曲线）。……