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绪论1

第1章 疲劳与断裂力学概述3

1.1 疲劳基本概念3

1.1.1 疲劳定义及破坏特征3

1.1.2 交变应力3

1.1.3 S-N曲线4

1.1.4 等寿命曲线5

1.1.5 应力疲劳与应变疲劳6

1.1.6 线性疲劳累计损伤理论7

1.2 影响结构疲劳性能的主要因素7

1.2.1 载荷谱的影响7

1.2.2 应力集中的影响7

1.2.3 尺寸的影响8

1.2.4 表面粗糙度、残余应力的影响8

1.3 金属疲劳破坏机制、扩展与断口分析9

1.3.1 疲劳破坏机制9

1.3.2 疲劳裂纹扩展理论9

1.3.3 断口分析10

1.4 疲劳寿命预测方法12

1.4.1 名义应力法12

1.4.2 局部应力-应变法12

1.4.3 多轴疲劳理论13

参考文献15

第2章 孔的表面质量对寿命的影响16

2.1 表面缺陷对开孔疲劳性能的影响16

2.1.1 划痕16

2.1.2 空穴21

2.1.3 夹杂24

2.2 孔的加工质量对开孔疲劳性能的影响28

2.2.1 粗糙度28

2.2.2 垂直度31

2.2.3 圆柱度34

2.2.4 圆度36

2.2.5 孔的加工质量与经验公式38

2.3 制孔工艺对开孔疲劳性能的影响38

2.3.1 试样尺寸及加载方式39

2.3.2 疲劳试验结果39

参考文献40

第3章 孔的抗疲劳强化技术42

3.1 冷挤压工艺对开孔疲劳性能的影响42

3.1.1 直接芯棒挤压工艺及其参数43

3.1.2 表面残余应力测试44

3.1.3 疲劳试验结果及断口分析47

3.1.4 有限元分析48

3.2 压印对开孔疲劳性能的影响50

3.2.1 压印工艺50

3.2.2 压头尺寸对残余应力分布的影响50

3.2.3 不同因素对压印强化孔边残余应力的影响53

3.2.4 三开孔试样压印强化疲劳试验55

3.3 锤击对开孔疲劳性能的影响56

3.3.1 锤击及疲劳试验56

3.3.2 锤击有限元分析59

3.3.3 断口分析61

参考文献62

第4章 喷丸强化技术63

4.1 喷丸强化机理及其研究现状63

4.2 不同喷丸介质对疲劳的影响64

4.2.1 疲劳试验64

4.2.2 疲劳试验数据对比分析64

4.2.3 疲劳断口分析67

4.2.4 不同喷丸介质下的喷丸数值模拟67

4.3 表面粗糙度对喷丸残余应力场的影响70

4.3.1 有限元模型70

4.3.2 残余应力分布特征71

4.3.3 表面粗糙度对喷丸残余应力的影响72

4.3.4 考虑表面粗糙度时弹丸尺寸对残余应力的影响73

4.3.5 考虑表面粗糙度时喷丸速度对残余应力的影响74

4.4 靶材力学性能对喷丸能量转化的影响76

4.4.1 动能与变形能之间的转化76

4.4.2 有限元模型77

4.4.3 模型验证78

4.4.4 靶材杨氏模量的影响79

4.4.5 靶材屈服强度的影响80

4.4.6 应变硬化率的影响80

参考文献81

第5章 连接件抗疲劳设计与分析83

5.1 单剪斜搭接83

5.1.1 疲劳试验83

5.1.2 钉传载荷影响因素分析86

5.1.3 孔边应力分析89

5.2 双剪大过盈连接91

5.2.1 过盈量对钉传载荷的影响91

5.2.2 疲劳试验及分析94

5.3 反向双犬骨连接98

5.3.1 钉传载荷试验98

5.3.2 疲劳试验100

5.3.3 最大主应力分析101

5.4 多轴疲劳理论在连接件寿命评估的应用102

5.4.1 铝合金反向双犬骨试件的寿命预测102

5.4.2 单剪斜搭接寿命预估104

参考文献104

第6章 盒段抗疲劳试验与分析105

6.1 盒段疲劳试验105

6.1.1 试验件105

6.1.2 加载方式及试验结果105

6.2 盒段寿命评估108

6.2.1 盒段模型及结果108

6.2.2 初始缺陷的形态和尺寸109

6.2.3 疲劳裂纹扩展解析程序110

6.2.4 评估结果111

参考文献113