平均应力影响下疲劳曲线的修正方法

在非对称应力循环中，如果仍采用低循环疲劳曲线确定疲劳寿命，就应将交变应力加大到某一数值，把平均应力不为零的交变应力折算到相当于平均应力为零的一个当量交变应力σ_eq。折算的原则是使疲劳寿命相等。当S_a<R_eL时，

式中R_m为抗拉强度。由式（6-1）计算的当量交变应力σ_eq，从疲劳设计曲线（图6-4）就可以查得破坏时的循环次数（寿命）N。这就是反映平均应力影响的疲劳寿命。

当S_a≥R_eL时，平均应力会自行调整降至零，故疲劳曲线不需修正。综上所述，得到修正后的疲劳曲线。图6-5所示为低合金钢在考虑了平均应力影响后的修正曲线。

我国JB 4732分析设计标准中，提供了4种设计疲劳曲线。其总体思想为：同类、同强度材料具有相同的抗疲劳性能。设计疲劳曲线均注明该曲线的弹性模量E。当设计时，应考虑温度对弹性模量的影响而作相应的修正。

图6-6规定了温度低于375℃的碳钢、低合金钢的设计疲劳曲线，其中依强度级别的不同分别规定了R_m≤552MPa和R_m=793～896MPa两条曲线。

图6-5 低合金钢在考虑了平均应力影响后的修正曲线

图6-6 温度不超过375℃的碳钢、低合金钢的设计疲劳曲线

注：1.E=210×10³MPa。(www.xing528.com)

2.对抗拉强度介于552～896MPa的材料用内插法。

3.在表C-1上有制成表的数值和这些曲线的精确插值公式。

可以看出：当循环数N＜5×10³时，随R_m增加，S_a下降；当循环数N＞5×10³时，随R_m增加，S_a增加。因而选材要根据预计的循环次数，高强度钢材并不是所有情况下对疲劳工况都是适宜的，况且高强钢的应用会给焊接带来一定困难。总的说来，对于承受疲劳载荷的容器，存在可能造成抗疲劳载荷能力降低等问题，因此要慎重处理。

其他相关设计疲劳曲线如图6-7～图6-9所示（图中表C-1参见JB 4732—1995标准）。

图6-7 温度不超过425℃和S_a＞194MPa的奥氏体不锈钢的设计疲劳曲线

注：1.E=200×10³MPa。

2.在表C-1上有制成表的数值和用于这根曲线的精确插值公式。

图6-8 温度不超过420℃和S_a≤194MPa时奥氏体不锈钢的设计疲劳曲线