《大型游乐设施安全技术规程》(2023征求意见稿)3.3.6节: 主要受力部件进行疲劳强度校核。当循环载荷的最大计算应力小于材料的疲劳极限时,主要受力部件为无限寿命;当循环载荷的最大计算应力大于材料的疲劳极限时,用疲劳载荷谱来计算主要受力部件的设计使用期限。 一、载荷的分类 二、什么是载荷谱 在很多情况下,作用在结构或机械上的载荷是随时间变化的,这种加载过程称为载荷—时间历程。由于随机载荷的不确定性,这种谱无法直接使用,必须对其进行统计处理。处理后的载荷—时间—历程称为载荷谱。 有了实际工作的载荷谱,即有了准确的设计输入条件,就可以得到传动系统各零件在载荷谱条件下的实际受力情况,从而可以得到准确的计算结果。 载荷谱反映产品服役过程的载荷-时间历程,是部件进行耐久可靠性设计的基础。 三、S-N 曲线 为确定疲劳极限,选定一定数量标准试样在疲劳试验机上各组应力下进行试验,记录每根试样的最大应力S(交变应力,所定义的等效应力标示的是最大绝对主应力,以便说明压缩平均应力)与此应力下发生破坏所经历的循环次数N(又称寿命),标注在S-N坐标中,一系列离散的点拟合成曲线,称为S-N曲线,也叫疲劳寿命曲线 ,如图所示。 四、什么是疲劳寿命 重复交变载荷的作用下,游乐设施的零部件和构件在运行中承受循环应力,在受交变循环应力作用的零部件和构件发生疲劳损伤,零部件和构件在低于材料屈服极限的交变应力的反复作用下,经过一定的循环次数以后,在应力集中部位产生微裂纹,再经过若干次应力循环后,微裂纹继续扩展,最终脆性断裂,这一失效过程称为疲劳破坏。 所以,疲劳破坏是塑性材料发生的脆性断裂。 一句话:疲劳寿命是结构材料在疲劳破坏前所经历的应力循环次数。 注意,这里的寿命指的是次数,好多人错误的理解为时间。 五、无限寿命和有限寿命 对于疲劳,应力幅比构件承受的应力更重要。经过无穷多次(10e7)应力循环而不发生破坏时的最大应力值,称为疲劳极限。超过疲劳极限,即认为是无限疲劳寿命。此时疲劳极限对应的应力值与结构零部件实际工作载荷下的应力幅的比值,就是安全系数。所以,凡是求解疲劳安全系数,对应的肯定是无线疲劳寿命。 当零部件承受的循环载荷的最大计算应力,大于材料的疲劳极限时,用疲劳载荷谱计算零部件的使用寿命。 采用有限寿命设计的目的是减小零件截面、减轻重量或者采用廉价的材质,以降低成本。假设零件承受循环交变应力,当其最大和最小应力的数值保持恒定时,有限寿命设计的方法与无限寿命设计一样,仅在强度判据中,以有限寿命的条件疲劳极限代替疲劳极限。 六、小结 |
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