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第一章 传感器和数据采集1

1.1引言1

1.2应变片的基本原理1

1.2.1应变片的阻抗和激励电压3

1.2.2应变片长度4

1.2.3应变片材料4

1.2.4应变片的布置5

1.3惠斯通电桥简介7

1.3.1平衡电桥8

1.3.2恒流惠斯通电桥9

1.3.3恒压惠斯通电桥11

1.4恒压应变片电桥输出12

1.5应变片和引线补偿14

1.5.1双引线布置14

1.5.2三引线布置15

1.5.3引线信号衰减15

1.5.4补偿应变片16

1.6应变片电桥标定16

1.7应变片传感器的布置17

1.7.1弯曲悬臂梁17

1.7.2带轴向载荷补偿的弯曲悬臂梁18

1.7.3带弯曲补偿的拉压载荷传感器19

1.7.4剪切力载荷传感器19

1.7.5扭转传感器19

1.7.6商用S型载荷传感器20

1.8矩阵基载荷传感器设计20

1.8.1灵敏度系数矩阵21

1.8.2矩阵方法潜在的误差源22

1.9传感器（应变片）的放置和研究区域的识别22

1.9.1脆性涂层方法23

1.9.2光弹应力涂层23

1.9.3光学应力测量方法23

1.10温度测量介绍25

1.10.1热电偶特性25

1.10.2热敏电阻27

1.10.3电阻温度计和电阻式温度检测器27

1.10.4辐射测量法27

1.10.5光学高温计28

1.10.6态变温度测量法28

1. 11通用测量系统29

1. 11.1元器件用途29

1.11.2源载荷30

1.11.3在调节级滤除无用信号30

1.12数据采集32

1.12.1信号调节模块33

1.12.2模／数转换33

1.12.3采样频率34

1.12.4混叠误差34

1.12.5采样率确定37

1.12.6频域分析37

1. 13数据校验37

1.13.1统计决策38

1.13.2试验数据校验38

1.14转轴的数据传输41

1.14.1滑环总成41

1.14.2遥感测量系统42

1.15 虚拟仪器系统及其层次结构42

参考文献43

第二章 疲劳损伤理论44

2.1引言44

2.2疲劳损伤机理44

2.3累积损伤模型——损伤曲线法46

2.4线性损伤模型51

2.5曼森和哈尔福德提出的双线性损伤准则53

2.6结论59

参考文献59

第三章 循环计数法 61

3.1引言61

3.2单参数循环计数法62

3.2.1幅度穿越循环计数62

3.2.2波峰-波谷循环计数63

3.2.3区间计数64

3.3二参数循环计数法65

3.3.1三点循环计数方法65

3.3.2四点循环计数法70

3.4载荷-时间历程的再造73

参考文献75

第四章 基于应力的疲劳分析和设计76

4.1引言76

4.2应力-寿命（S-N）和疲劳极限试验79

4.2.1有限寿命区域中疲劳数据的分析81

4.2.2有限寿命区域中的设计S-N曲线84

4.2.3疲劳强度试验89

4.3基于极限拉伸强度估算零件S-N曲线96

4.3.1方法学98

4.3.2钢的极限拉伸强度估算98

4.3.3 103次循环时疲劳强度的估算99

4.3.4疲劳极限估算99

4.4切口效应107

4.4.1切口对疲劳极限的影响108

4.4.2切口对中、低疲劳寿命的影响113

4.4.3切口零件疲劳寿命的评估114

4.5平均应力效应117

4.6组合比例载荷132

附录 可靠性系数Cse的推导137

参考文献138

第五章 基于应变的疲劳分析和设计142

5.1引言142

5.2试验测试项目143

5.2.1试样制作143

5.2.2试验设备144

5.2.3试验方法和程序144

5.3材料的单向和循环应力-应变特性分析146

5.3.1单向力学特性146

5.3.2循环材料特性148

5.4平均应力修正法164

5.4.1莫洛平均应力修正法164

5.4.2史密斯-沃森-腾普（SWT）模型165

5.5循环和疲劳特性的估计171

5.6切口分析173

5.6.1名义弹性特性176

5.6.2有效截面的名义总屈服应力178

参考文献184

第六章 断裂力学和疲劳裂纹扩展187

6.1引言187

6.2基于线弹性的应力集中187

6.2.1椭圆孔187

6.2.2圆孔188

6.2.3椭圆孔的极限情况189

6.3格里菲斯的脆性材料断裂理论189

6.4基于线弹性断裂力学（LEFM）的断裂参数190

6.4.1三种基本加载方式190

6.4.2线弹性材料的裂纹尖端渐近场191

6.4.3简单几何形状和加载条件下应力强度因子的解法193

6.4.4线弹性材料的非奇异裂纹尖端渐近场197

6.4.5圆形和椭圆形裂纹198

6.5线弹性断裂力学（LEFM）塑性区域的尺寸和要求201

6.5.1 I型裂纹前端塑性区域尺寸的估算201

6.5.2在Ⅰ型加载条件下，塑性区域尺寸和形状的估算203

6.5.3线弹性断裂力学的必要条件205

6.5.4断裂韧度试验206

6.5.5单调加载和循环加载条件下的塑性区207

6.5.6位移控制条件下的能量释放率208

6.6基于线弹性断裂力学的疲劳裂纹扩展210

6.6.1剩余寿命210

6.6.2裂纹扩展特性210

6.6.3沃克方程212

6.6.4福尔曼方程213

6.6.5寿命估算214

参考文献218

第七章 点焊的疲劳221

7. 1引言221

7. 2电阻点焊221

7.3样本试验223

7.4疲劳寿命计算技术224

7.4.1基本载荷-寿命分析225

7.4.2结构应力法226

7.4.3应力强度方法233

参考文献238

第八章 加速疲劳试验准则的制定240

8.1引言240

8.2测功机试验的发展过程241

8.2.1回转力矩分布图242

8.2.2 RMH循环外推法244

8.2.3 RMH分位数外推法244

8.2.4损伤分析245

8.2.5测功机试验规程的制定246

8.3机械零件寿命试验系统的开发250

8.3.1雨流循环外推法250

8.3.2雨流循环分位数外推法255

8.3.3块载荷循环试验的开发256

参考文献258

第九章 可靠性试验验证259

9.1简介259

9.2二项检验法260

9.3有限总体的二项检验法261

9.4威布尔分析法（试验至失效）263

9.5延长试验法265

9.6几乎没有失效的可靠性数据威布尔分析266

9.7有偏抽样法267

9.8贝叶斯分析法269

9.9步进应力加速寿命试验法271

9.9.1步进应力加速试验（SSAT模型）271

9.9.2 αβ和y的估计272

9.10比较试验解析法274

9.11可维修系统的可靠性预测275

附录278

参考文献287

第十章 频域疲劳分析288

10.1引言288

10.2随机时间样本288

10.3随机过程290

10.4傅里叶分析292

10.5谱密度294

10.6窄带随机过程的幅度穿越率298

10.7窄带随机过程下的疲劳失效模型300

10.8宽带随机过程下的疲劳失效模型303

参考文献307

人名、地名、机构中英文对照表309