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一种P-S-N曲线的快速测定方法


万   方数据

万   方数据

陈一龙等:一种P—S—N曲线的快速测定方法

i.求取P—S—N曲线 利用下式计算各子样存活率为P时的对数疲

4.2焊接试样扭转疲劳试验 样品为26Cr2Ni4MoV圆形焊接试样,试验在 PDC电动谐振式扭转疲劳试验装置上进行,加载频 率约60 Hz,载荷为对

称的正弦波,4级载荷水平,成 组法的试验数据见表3。采用与连杆试验类似的抽 样方法对快速法的精度进行检验,每次共抽取9个 数据(第3级应力水平3个,其余2个),检验结果见

劳翰:%;≈i一.j},筇棚。
式中,后。为标准差修正系数;胁为与P对应的标准 正态分布偏量。利用最小二乘法对所有的戈血进行直 线拟合,即可得出所求的P—S—N曲线。

4试验验证
4.1连杆拉压疲劳试验 表1为某发动机连杆成组法数据,载荷幅度共 选用了4级水平。试件为40MnV非调钢连杆,毛坯 经喷丸强化处理,试验在INSTRON电液伺服疲劳 试验机上进行,加载频率约15 Hz。为验证虚拟子样 法的测试精度,现运用随机抽样程序,依次从表1每 一级载荷的数据中,随机抽取3个数据(135 kN级 抽2个),组合在一起作为一组原始试验数据,然后 按虚拟子样法的法则对数据进行处理,得出各级载 荷水平下存活率为99.87%时的对数疲劳寿命 lg^b,并以对应的成组法数据为基准计算其误差。抽 样验证工作重复进行10次,验证结果以及与成组法 的对比汇总列于表2中。从表2可以看出,虚拟子样 法的平均误差小于5%,最大误差为7%。
表1某发动机连杆拉压疲劳试验数据

表4。表4的数据表明,同成组法相比,本试验条件 下,虚拟子样法的平均误差一般在5%以内,个别应 力水平超过6%;最大误差一般不大于10%,个别应 力水平达13.6%。这种较大的误差主要是原始数据 的分散性较大所造成的。
表3 ∥N?mm4

26Cr2Ni4MoV焊接试件扭转疲劳数据 疲劳寿命/×1 000次 对数寿命平均值标准差

表4焊接试样的扭转疲劳快速法验证结果

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表2连杆快速法与成组法试验结果对比

4.3用材料数据进行的验证 为了进一步考察虚拟子样法测定的精度,现从 文献[4]中选取了10组成组法材料试验数据,按4.1 节中连杆采用的方法进行了验证。P—S—N曲线的存

活概率仍取丹99.87%,现将检验结果汇总列于表5
中。 表5中的应力水平由1级至5级依次降低。表 中的数据表明,在所验证各级载荷水平上,快速法的

2004年第7期

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陈一龙等:一种P-S—N曲线的快速测定方法

表5

P—S—N曲线精度的材料数据验证结果

很大的影响。例如,表5中的第10组试样,成组法的 数据分散性大,试验精度低,导致虚拟子样法的误差 大。尽管如此,用材料数据进行的验证仍然可以得 出,虚拟子样法具有足够的测试精度。


LYl2CZ,K=2平均值7.38 。口.m_210 N/mm2最大值13.30


6.08 10.30

5.69 9.48

结论
利用连杆、焊接试样疲劳试验和材料疲劳试验

5.40 8.82

数据进行的验证表明,本文提出的虚拟子样法是一 种实用的P—S—N曲线快速测定方法,该方法通常需 10~15个样品,与成组法结果之间的平均相对误差 一般在5%左右,能较好地满足工程中快速准确测定 材料和零件P—S—N曲线的要求。
参考文献:

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4结论
a.20Mn2siVB钢锻后空冷具有良好的力学性能和 高的弯曲疲劳极限,能够满足载货车前轴的使用要求。 b.钢中夹杂物的存在是降低其弯曲疲劳极限的 主要原因。 G严格控制冶金质量,特别是夹杂物的形状、大小 及数量是保证20Mn2siVB钢力学性能的前提条件。
一104一

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文)

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汽车工艺与材料

一种P-S-N曲线的快速测定方法
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 陈一龙, 冯美斌 陈一龙(中国汽车工程学会,北京,100054), 冯美斌(东风汽车有限公司,工艺研究所,湖北 ,十堰,442001) 汽车工艺与材料 AUTOMOBILE TECHNOLOGY & MATERIAL 2004(7) 2次

参考文献(3条) 1.周青国;杨万凯;梁恩中 用少数样本快速制取构件的R-S-N曲线族的方法 1996(01) 2.徐人平;傅惠民;高镇同 根据S-N曲线确定P-S-N曲线 1994(01) 3.高镇同 疲劳应用统计学 1986

引证文献(2条) 1.谭拥军.石晓辉.程乃士.杨英 金属带带环疲劳试验研究[期刊论文]-汽车工艺与材料 2006(11) 2.郑利铭 球铁曲轴沉割槽有限元分析及优化设计[学位论文]硕士 2006

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