疲劳性能试验设计和数据处理

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出版者:北京航空航天大学出版社
作者:高镇同
出品人:
页数:187
译者:
出版时间:1999-05
价格:25.00
装帧:平装
isbn号码:9787810128612
丛书系列:
图书标签:
  • 疲劳,数据
  • 22
  • 疲劳性能
  • 疲劳试验
  • 试验设计
  • 数据处理
  • 材料力学
  • 结构工程
  • 可靠性
  • 寿命预测
  • 工程材料
  • 试验方法
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具体描述

内容简介

本书根据疲劳可靠性设计、损伤容限设计和疲劳性能测试的需要,全面系统地介绍了现代材

料疲劳性能试验设计和数据统计处理方法。本书还可作为直升机金属材料疲劳性能可靠性手册,

共提供了143条各类直升机金属材料疲劳性能可靠性曲线、179个各类曲线和曲面方程、40个疲

劳强度缩减因数,还提供了11幅等寿命曲线。对典型疲劳试样的制备作了简短的说明。在附录中

备有所需的统计数字计算用表,便于查阅。

本书可供从事直升机结构强度的科技人员使用,也可作为一般机械制造业和冶金工业等方面

进行疲劳研究工作的人员参考用书。

现代材料科学中的前沿课题:断裂力学与结构完整性评估 本书深入探讨了现代材料科学和土木工程领域中至关重要的“断裂力学”及其在结构完整性评估中的应用。内容聚焦于材料在存在裂纹或缺陷情况下的力学行为、裂纹扩展的机制,以及如何通过理论分析和实验手段来预测结构在服役过程中的失效风险。本书旨在为工程师和研究人员提供一个全面、深入的框架,以理解和应对复杂载荷条件下材料的临界失效问题。 第一部分:断裂力学的基本原理与本构关系 本部分首先回顾了经典弹性力学和塑性理论的基础知识,作为理解断裂现象的理论基石。重点阐述了线弹性断裂力学(LEFM)的核心概念,包括应力强度因子(Stress Intensity Factor, $ ext{K}$)的定义、计算方法及其在三维应力场分析中的应用。详细介绍了格里菲斯(Griffith)能量判据和欧文(Irwin)的塑性修正理论,阐明了裂纹尖端塑性区的形成与演化过程。 随后,内容转向更复杂的弹塑性断裂力学(EPFM)。详细分析了小塑性区近似下的J积分理论,解释了其作为衡量裂纹驱动力在弹塑性材料中优越性的原因。书中对$ ext{CTOD}$(裂纹尖端张开位移)参数进行了详尽的阐述,并将其与$ ext{J}$积分进行对比,分析了不同材料体系(如高韧性钢材和中等强度合金)中$ ext{J}-Delta ext{a}$曲线的实验获取与数值模拟方法。 此外,本书还涵盖了疲劳裂纹扩展的物理机制,即在循环载荷作用下裂纹如何萌生、扩展并最终导致结构断裂的过程。重点分析了巴黎(Paris)定律及其修正形式,探讨了应力比($ ext{R}$值)和平均应力对疲劳裂纹扩展速率的影响模型。 第二部分:先进断裂分析技术与实验验证 本部分侧重于先进的数值模拟技术和关键的实验表征方法。在数值分析方面,书中详细介绍了有限元法(FEM)在模拟裂纹扩展过程中的应用。内容包括但不限于:如何使用非结构化网格(如三角形或四面体网格)精确模拟裂纹尖端的高应力梯度;讨论了各种高级单元技术,如$ ext{X}$-FEM(扩展有限元法),用于处理裂纹的显式建模与扩展,避免了传统网格重划分的复杂性。 实验技术方面,本书详细介绍了用于测量材料断裂韧性($ ext{K}_{ ext{Ic}}$和$ ext{J}_{ ext{Ic}}$)的标准试样制备、加载程序以及数据后处理方法,严格遵循$ ext{ASTM}$和$ ext{ISO}$等国际标准。特别关注了对薄板和复合材料的特殊断裂性能测试,例如面内和面外载荷条件下的弯曲试验和拉伸试验。 此外,书中对“裂纹成像”技术进行了专门的论述,包括电磁感应无损检测(Eddy Current Testing)和数字图像相关技术(Digital Image Correlation, $ ext{DIC}$)在监测裂纹扩展路径和应变场分布中的实际应用。 第三部分:结构完整性评估与寿命预测 本部分将理论和实验工具应用于实际工程问题,聚焦于“结构完整性管理”(Structural Integrity Management, $ ext{SIM}$)和“损伤容限”(Damage Tolerance)设计理念。 详细阐述了基于断裂力学的安全评估流程,特别是$ ext{API 579/ASME FFS-1}$等标准的引用和应用。书中通过详细的案例分析,演示了如何根据结构设计规范、材料性能数据和已发现的缺陷尺寸,计算临界载荷或剩余寿命。案例覆盖了压力容器、管道系统、航空结构件等关键领域。 对于疲劳问题,本书深入探讨了基于应力-应变循环的低周疲劳($ ext{LCF}$)分析和基于应力强度的$ ext{LEFM}$高周疲劳($ ext{HCF}$)分析的结合使用,构建了全面的疲劳寿命预测模型。内容包括裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命的叠加计算,以及如何考虑环境腐蚀疲劳($ ext{Corrosion Fatigue}$)和氢致脆化($ ext{Hydrogen Embrittlement}$)等复杂环境因素对寿命的影响。 第四部分:现代材料与多场耦合效应 最后一部分展望了断裂力学在新型材料和复杂多物理场耦合问题中的挑战与机遇。讨论了纤维增强复合材料($ ext{FRC}$)和陶瓷基复合材料($ ext{CMC}$)的损伤演化机制,如基体开裂、界面脱粘和纤维断裂等不同损伤模式的竞争关系,及其对宏观断裂性能的影响。 内容还涉及到高强度钢在低温或高温环境下的韧脆转变行为($ ext{DBTT}$),以及如何通过材料设计(如晶粒尺寸控制、第二相粒子析出)来提高材料的抗断裂能力。此外,书中还简要介绍了电磁致断裂($ ext{Electro-mechanical Fracture}$)和热力耦合断裂等前沿研究方向,为读者理解现代材料失效的复杂性提供了广阔的视野。 本书结构严谨,理论阐述深入浅出,辅以丰富的工程实例和前沿研究进展,是材料学家、结构工程师、以及从事压力设备、航空航天、能源设施设计与维护领域的专业人员不可或缺的参考资料。

作者简介

目录信息

目录
第一章 试验方法与数据处理
1.1定义、符号和术语
1.2疲劳试样及其制备
1.3可疑观测值的取舍
1.4成组试验法
1.5单侧容限因数法
1.6升降法
1.7S―N曲线和p―S―N曲线测定
1.8Sa―Sm―N曲面和p―Sa―Sm―N曲面测定
1.9低周疲劳试验方法
1.10△εe―N曲线和p―△εe―N曲线测定
1.11△εp―N曲线和p―△εp―N曲线测定
1.12疲劳裂纹扩展速率试验方法
1.13da/dN―△K曲线和p―da/dN―△K曲线测定
1.14Km―da/dN―△K曲面和p―Km―da/dN―△K曲面测定
1.15疲劳寿命分散因数法
1.16疲劳强度缩减因数法
第二章 直升机金属材料高周疲劳性能试验数据和可靠性曲线图表
2.1LY12CZ铝合金板材(轴向加载)
2.2LY12CS铝合金板材(轴向加载)
2.3LY12CZ阳极化铝合金板材(轴向加载)
2.4LY12CZ铝合金包铝板材(轴向加载)
2.5LC4高强度铝合金板材(轴向加载)
2.6LD10CS铝合金棒材(轴向加载)
2.718Cr2Ni4WA钢棒材(旋转弯曲)
2.840CrNiM0钢棒材(旋转弯曲)
2.930CrMnSiA钢棒材(轴向加载)
2.1018CrMn2MoBA(GC―11)钢板材(反复弯曲)
第三章 直升机金属材料低周疲劳性能试验数据和可靠性曲线图表
3.1LY12CZ铝合金棒材
3.2LY12CZ铝合金厚板
3.3LD10CZ铝合金棒材
3.4LC4CS铝合金棒材
3.530CrMnSiA钢棒材
3.61Cr18Ni9Ti钢棒材
第四章 直升机金属材料疲劳裂纹扩展速率试验数据和可靠性曲线图表
4.1LY12铝合金(规格状态一)
4.2LY12铝合金(规格状态二)
4.3LY12铝合金(规格状态三)
4.4LY12铝合金(规格状态四)
4.5LC4铝合金(规格状态一)
4.6LC4铝合金(规格状态二)
4.7LD2铝合金
4.818CrMn2MoBA(GC―11)钢(规格状态一)
4.918CrMn2MoBA(GC―11)钢(规格状态二)
4.1018Cr2Ni4WA钢
4.1140CrNiMoA钢
4.1230CrMnSiA钢(规格状态一)
4.1330CrMnSiA钢(规格状态二)
第五章 附录
5.1相关因数检验表
5.2标准差修正因数β值
5.395%置信度的tr值
5490%置信度的tr值
5.5标准正态偏量up值
5.6最少观测值个数表之一
5.7最少观测值个数表之二
5.8应力集中因数图线
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的书名吸引了我,《疲劳性能试验设计和数据处理》,听起来就充满了技术性和实操性。作为一名在材料科学领域工作了多年的工程师,我一直对材料的疲劳性能有着浓厚的兴趣,因为它直接关系到产品的安全性和使用寿命。在实际工作中,我也曾多次参与或指导过疲劳性能的测试,但每一次都会遇到新的挑战,尤其是在试验设计阶段,如何合理地设置载荷谱、应变幅、应力比,以及温度、频率等影响因素,都需要非常精密的考量。而数据的处理更是重中之重,如何从海量的数据中提取有用的信息,进行统计分析,最终得出可靠的结论,这往往需要扎实的理论基础和丰富的实践经验。这本书的书名直接点出了这两个关键环节,让我对它充满了期待,希望能从中学习到更系统、更深入的方法论,解决我在实际工作中遇到的难题。我尤其关注的是,作者是否能够提供一些在复杂工况下的试验设计思路,比如模拟实际使用环境中的随机载荷,或者考虑多轴疲劳的情况。同时,在数据处理方面,我希望作者能够深入讲解如何利用各种统计工具,例如回归分析、方差分析,甚至是一些更高级的机器学习方法,来预测材料的疲劳寿命,并评估测试结果的不确定性。一本好的技术书籍,不仅要传授知识,更要能够启发思考,提供解决问题的思路,我希望这本书能做到这一点。

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《疲劳性能试验设计和数据处理》这个书名让我眼前一亮,因为疲劳性能是材料科学和工程领域的一个核心问题,它直接关系到结构的安全性、可靠性和寿命。在许多工程应用中,构件往往会经历反复的载荷作用,而疲劳失效是导致这些构件失效的主要原因之一。因此,准确地理解和评估材料的疲劳性能,对于设计安全可靠的工程结构至关重要。这本书的书名精准地指出了实现这一目标的两大关键步骤:试验设计和数据处理。成功的试验设计是获取有效数据的基石,它需要考虑多种因素,例如载荷幅值、应力比、应变控制、温度、频率以及试样几何形状等,并且需要能够模拟实际服役条件下的复杂载荷谱。而数据处理则是将试验过程中产生的海量数据转化为有意义的工程信息,并在此基础上进行分析、建模和预测的必要环节。我希望这本书能够提供关于如何针对不同材料和应用场景,制定最优的疲劳试验方案的详细指导,并且深入探讨各种数据分析技术,例如如何进行统计建模,如何评估数据的不确定性,以及如何使用机器学习等先进方法来预测材料的疲劳寿命。如果这本书能够提供一些实际的案例分析,展示具体的试验设计和数据处理流程,那就更好了。

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我对《疲劳性能试验设计和数据处理》这本书的书名感到非常好奇,因为“疲劳性能”这个概念在机械工程领域是至关重要的,尤其是在航空航天、汽车制造和能源产业等对可靠性要求极高的行业。每一次的疲劳失效都可能带来灾难性的后果,因此,对材料的疲劳行为进行深入的研究和精确的预测是必不可少的。这本书的书名恰恰触及了研究和预测过程中的两个核心环节:试验设计和数据处理。一个科学合理的试验设计是获取准确可靠数据的基础,它直接决定了能否捕捉到材料在实际服役条件下可能经历的各种应力状态和环境因素。而数据处理则是将原始的试验数据转化为有意义的工程信息,进而进行分析、建模和预测的关键步骤。我个人非常希望这本书能够详细阐述如何在不同的应用场景下,设计出能够充分反映真实工况的疲劳试验,例如如何模拟变幅载荷、应变控制试验,或者如何进行小样本试验的统计推断。在数据处理方面,我期待能够学习到如何有效地识别和去除异常数据,如何应用各种统计模型来描述疲劳寿命分布,以及如何进行不确定性量化,以提供更全面的工程评估。这本书如果能将理论知识与实际案例相结合,提供一些可供参考的试验方案和数据分析流程,那将非常有价值。

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《疲劳性能试验设计和数据处理》这本书的书名让我感到非常契合我当前的专业需求。作为一名在机械设计领域工作多年的工程师,我深知材料疲劳性能对产品安全性和使用寿命的重要性。在实际工作中,我经常需要考虑材料在循环载荷下的行为,但如何设计一套能够充分反映实际工况的疲劳试验,并从中提取出有意义的数据来指导设计,却是一个需要不断学习和探索的领域。这本书的书名直接点出了这两个关键环节。我非常希望书中能够提供关于如何制定高效的疲劳试验计划的详细指导,例如在有限的资源下,如何最优地选择试验参数、载荷谱以及试验批次。同时,对于数据处理部分,我期待能够深入了解如何对试验数据进行有效的预处理,例如如何识别和处理异常值,如何进行统计分析以获得材料的疲劳性能参数,以及如何应用各种寿命预测模型来评估产品的耐久性。如果书中能包含一些关于多轴疲劳、高温疲劳或腐蚀疲劳等特殊工况下的试验设计和数据处理的探讨,那将对我非常有帮助。

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当我看到《疲劳性能试验设计和数据处理》这本书的书名时,我的脑海中立刻浮现出许多工程师在实际工作中遇到的难题。材料的疲劳性能是结构安全和可靠性的关键指标,尤其是在航空、汽车、桥梁等领域,任何一丝的疏忽都可能导致严重的后果。因此,如何科学地设计疲劳试验,以最经济有效的方式获取最具代表性的数据,并且如何精确地处理和分析这些数据,从而做出可靠的寿命预测,是每一个从事相关工作的工程师必须掌握的技能。这本书的书名直击了这一核心需求。我非常希望这本书能够深入浅出地讲解如何进行周密的试验设计,例如如何模拟真实世界中的复杂载荷谱,如何选择合适的试验设备和传感器,以及如何进行必要的预试验来优化设计。在数据处理方面,我期待这本书能够提供从数据采集、数据清洗、异常值检测,到运用各种统计方法进行数据拟合、寿命分布分析,以及最后进行不确定性评估的全过程指导。如果书中能够包含一些行业内的最佳实践案例,或者介绍一些前沿的疲劳数据分析技术,那将非常有价值。

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书名《疲劳性能试验设计和数据处理》引起了我的极大兴趣。疲劳是许多工程结构在长期服役过程中最常见的失效模式之一,尤其是在承受循环载荷的部件中。从航空发动机的涡轮叶片到桥梁的钢梁,再到汽车的悬架系统,疲劳问题无处不在,直接关系到工程的安全性和经济性。因此,对材料的疲劳性能进行准确的评估和预测,是工程师们面临的重要课题。这本书的书名恰好点出了解决这一问题的两个关键环节。首先,“试验设计”部分,我期望能看到关于如何科学合理地规划疲劳试验的详细介绍,包括如何选择合适的试样、加载方式、载荷谱以及试验环境参数,以最大程度地模拟实际工况并获取有代表性的数据。例如,如何设计变幅载荷试验来模拟复杂的使用环境,或者如何进行多轴疲劳试验来评估材料在不同方向应力联合作用下的表现。其次,“数据处理”部分,我非常希望能够学到如何有效地分析和解释试验数据,包括如何进行数据清洗、统计分析、寿命预测模型建立以及不确定性评估等。例如,如何应用Weibull分布、Miner法则等经典方法,或者如何利用现代数据科学技术,如机器学习算法,来更精确地预测材料的疲劳寿命。一本能够提供系统性指导和实用方法的书籍,对于提升工程实践的水平具有非常重要的意义。

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这本书的书名《疲劳性能试验设计和数据处理》让我立刻产生了浓厚的兴趣。在材料科学和工程领域,疲劳是一个非常普遍且重要的现象,它直接影响着材料和结构的服役寿命和安全性。尤其是在一些高强度、高可靠性要求的应用场景,如航空航天、汽车制造、高铁等,对材料的疲劳性能有着极其苛刻的要求。因此,如何设计科学合理的疲劳试验,以获取真实可靠的试验数据,并如何有效地处理和分析这些数据,以预测材料的疲劳寿命,是工程师们面临的重要课题。我非常期待这本书能够提供关于疲劳试验设计方面的详细指导,例如如何根据材料特性和预期应用场景,选择合适的试验方法,如何合理设置试验参数,以及如何进行试验过程的监控和记录。同时,在数据处理方面,我也希望能够学习到如何运用统计学原理和数据分析工具,对试验数据进行处理,识别关键的疲劳损伤累积规律,并建立有效的寿命预测模型。如果书中能够结合一些实际的工程案例,详细展示试验设计和数据处理的全过程,那将极具启发意义。

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《疲劳性能试验设计和数据处理》这个书名让我联想到很多我在工程实践中遇到的挑战。在产品生命周期管理中,材料的疲劳寿命预测是至关重要的一个环节,它直接关系到产品的安全性、可靠性和经济性。而要进行准确的疲劳寿命预测,离不开科学严谨的试验设计和精细的数据处理。很多时候,疲劳试验的设计需要考虑各种复杂的外部因素,例如温度、湿度、腐蚀介质等,并且需要模拟实际工况下的变幅载荷,这都需要非常精密的规划和操作。而一旦试验完成,如何从庞大的原始数据中提取有用的信息,进行有效的统计分析,找到合适的寿命预测模型,并且对结果的不确定性进行评估,同样是一项繁琐而关键的任务。我特别希望这本书能够提供一些在设计复杂载荷谱下的疲劳试验的经验和技巧,比如如何设计才能更接近实际工作环境,以及如何处理多轴向的应力作用。在数据处理方面,我期待能够学习到更先进的统计分析方法,以及如何应用机器学习等技术来提升寿命预测的精度和效率。

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《疲劳性能试验设计和数据处理》这个书名勾起了我对于材料可靠性研究的浓厚兴趣。在许多关键工程领域,如航空航天、汽车制造、能源设备等,材料的疲劳性能直接决定了构件的使用寿命和结构的安全性。工程师们需要通过严谨的试验来评估材料的抗疲劳能力,并在此基础上进行设计和寿命预测。然而,疲劳试验的设计往往非常复杂,需要考虑多种因素的影响,如载荷的幅值、频率、应力比、环境条件,以及试样的制备工艺等。一个不合理的试验设计,可能导致试验结果的偏差,甚至得出错误的结论。同样,试验数据的处理也是一项极具挑战性的工作。如何从大量的试验数据中提取有用的信息,进行有效的统计分析,建立可靠的寿命预测模型,并且量化预测的不确定性,都需要深厚的专业知识和实践经验。因此,我非常期待这本书能够为我提供关于疲劳试验设计方面的系统性指导,帮助我了解不同试验方法的优缺点,以及如何根据具体需求选择最优的试验方案。同时,我也希望书中能详细介绍各种数据处理技术,特别是针对疲劳数据的统计分析方法,以及如何利用这些方法来提高寿命预测的精度和可靠性。

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这本书的书名,《疲劳性能试验设计和数据处理》,让我立即联想到我工作中经常遇到的关于材料可靠性和耐久性的问题。在很多关键的工程应用中,比如桥梁、飞机、汽车发动机等,材料的疲劳性能是决定其安全性和使用寿命的最重要因素之一。而要准确地评估材料的疲劳性能,科学的试验设计和严谨的数据处理是必不可少的两个环节。一个好的试验设计,能够最大限度地模拟实际工况,捕捉材料在复杂载荷和环境条件下的疲劳行为。而对试验数据进行有效的处理和分析,则能够帮助我们理解材料的损伤累积机制,预测其剩余寿命,并为设计优化提供依据。我非常希望这本书能够为我提供关于如何设计能够模拟真实世界复杂载荷谱的疲劳试验的指导,包括如何考虑变幅载荷、应力集中等因素。同时,在数据处理方面,我也希望能学习到如何运用统计学工具,例如概率分布模型、回归分析等,来对试验数据进行深入的分析,从而更准确地预测材料的疲劳寿命,并对结果的可靠性进行评估。

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