样。事实上,苏联也并不是用什么特殊理论或试验去求B, 而是在按某→p值用试验决定某种试件的∫〔即其fa。x)后, 将它点绘在图2-4那类图上,再作直线通过(∫。、∫)和这 点,向左延长,直到p=-1位置的,将该位置处的纵坐 标取为」1/B。所以,β并无什么奧妙,只不过是用以表示 不同试件在p=-1,N=2×108时的fmax的一种代号罢了 那末,为什么还要让∫1/B乘以呢?这弓是叫欠载 补偿系数;意思是:若某试件按常幅加载进行疲劳试验, 用f。,。表示,达N次而开裂,加载经过如图2-6(a)示 N次 〔) N次 t (D) 图2-6欠載补偿系数占示意 2
惫;现在,保持总次数N不变,但在前一阶段将其最大应力 压低到∫。x.。之下,那它在后一阶段所能抵抗的最大应力 」。x,,就能高于∫x,0,其加载经过可用图2—6(表示 则占y就代表下列比值 (2-11) 按照苏联1954年所发表的报告,他们曾对20个试件进行了 常幅和变幅疲劳试验〔56—-1〕。在对铁路桥活荷载的增长趋 势有所考虑的情况下,决定采用Ev=1.4且不论这弓,是否 可以这样决定,其只用v提高各种构造在p=-1处的∫。x 值,在图2-4那类图上。仍用直线连接这提高后的点和 Gf。、∫),以表达∫mx-p关系,也不见得就是很合理 的 在开始阐述∫x一p关系时,业已提到图2-4是可以 采用的图形之一。现在,用图2-7(b)和(c)说明另两种可 以采用的图形图2—7(a)仍表示图2-4内的 Goodman图。 图2—7(b则表示 Smith图,纵坐标是fmx,横坐标是应力 平均水平f(见式2—2),该图在苏联较常使用。图2-7 ()表示 Haigh图。纵坐标是应力幅∫A(见式2-3),横坐 标是f1 在图2—7(a)和(b)内就∫x为某值作两水平线AB3 图2--7(a)内的点A是在p÷-1线(OA线)上,图2—7 (b)内的点A是在fM=0的纵坐标轴上,但这纵坐轴也是 p=-1所决定的射线y图2-7(a)内的点B是在p=+1线 O线)上,图2—7(b内的点B也是这样(在OE线
H 45° E 45 F P′HE 图2-7用于推导∫x一P关系的三种图形 a) Goodman图(b) Smith图(c) Haigh图 M=mx=a;a,即p=+10)。若某经验点P的坐标是 (M;a,f。x),现将这经验点分画在图2—7〔a)及(b)内。 在图2-7(a)内,AC=OC= fax, CP=fm;=px所 以,AP=(1+p)x而在图2—7(b)内,AP=f +)fmx其值刚好是前值的一半。因此,图2-7()和图 2-7(b)的几何关系是;对于图2—7()在直角AOE范围内 23
的图形,将共所有的水平尺寸减半,就得到图2—7(b)在45° 角AOE范围内的图形,若直线GH在图2—7(a)内代表某 ∫x-p关系,则其在图2—7()内相应的图形就是图上所 绘出的直线GH。按同理,可以证明图2—7(b内的水平线 AB是同图2-7(c)内的斜线AB等价,图2-7(b)丙的截 距PP′和图2—7(c)的戳距PP祖等,在图2—7(b)内用以 代表一f。,x-p关系的直线GH在转绘到图2-7c)时,它 仍是直线,其纵坐标FF′则和它在图2—7(b)内的截距FF 相等。以往较常使用的这三个图形,共内在关系就是这样。 二)本世纪七十年代以来 回顾六十年代的成果,不能不感到其所存在的缺点有一 些是带根本性的。仅就疲劳抗力而论,就存在下列问题: ①因是各搞一套,彼此间的出入每很大 ②对于影响疲劳抗力各因素的相对重要性(显著程 度),还未作多少研究!表达疲劳抗力的应力指标,也有待 于进一步澄清 ⑧对不同构遣按疲劳抗力的分级,还未系统化; ④对于安全系数怎样制订,共准则还未形成。 今先对这四点泛论一番。 早在六千年代,欧洲的一些研究者就讲〔81—1明明 疌可比的试件,但不同试验室为它们所提出的疲劳强度,其 比值甚至达到1:3。是材料或工艺的差别呢?还是测试设 备、测试技术、取值准则有所不同?若不澄清,对于经济和 学术的交流和发展,显然不利。应该认为:在当前的科技条 件下,在不同国家用同等材料和工艺所完成的制品,其性能 24
(包括疲劳抗力)的相同应是主流。若有显著不同,应该找 出原因,借能提商。正是基于这一共同认识,囤际焊接学会、 国际桥协等学术团体业已做了不少有益的工诈。 对于历来被认为对疲劳抗力有影响的某些因素,经过 段时间的经验积界,心中业已有一定的底数。这语要及时澄 清。屈服点及拉力强度不同的钢种,以往的光而杆旅转试 验曾论证其持久极限不同者,在六十年代已有较多的疲劳试 验,表明:对焊接构造讲,它们的疲劳强度并无多大不同 美国1967年8月关于有外层盖板中断的焊接梁的疲劳试验 报告,认为:这种梁的疲劳抗力完全应该用应力脉f(见式 2-4)来表达。还曾有人提出:残余应力确实会影响疲劳抗 力。对于这些问题,这时已经完全有条件将它们搞清楚了 在对若于重要因素给予控制或规定的前提下,不同构造 在疲劳抗力方面的所以有高低,大致都决定于其局部应力集 中的程度。要将应力集中程度用数值表达,这比较困难。但 利用“应力流”这一概念来鉴别应力集中程鹿,并判断裂源 点位置,却还方便。图2-8是其示意。图2-8a)表示一 没有缺口矩形板受拉,其每一根绷紧了的应力流线平行地 匀布,不发生集中现象,这种板对疲劳的抗力较富。图2-8 ()表示其有内凹直角缺口的情况,在觖口底部,各应力流 线因绷紧而力图走近路,彼此在横向靠近,应力集力乃很严 重,其对疲劳的抗力极低,疲劳开裂当发生在过缺!底部的基 材横截面。图2-8(c)表示在内叫缺口设置钡弧过度情况, 随半径的加大,应力集中当大为缓和,疲劳抗力有所提高。图 2-8(d)示外伤及裂纹对应力流的影响,刨、铣和凿,乃 至垂直于受力方向的打磨,会造成a和b形式的峡口:将b