01
疲劳现象概述
什么是疲劳失效？断口、裂纹源、扩展区、瞬断区典型特征
断口分析基础概念
02
循环应力基础
应力比R、应力幅σa、平均应力σm、循环次数N定义与计算
参数计算核心概念
03
S-N曲线与疲劳极限
S-N曲线获取、耐久极限、典型材料S-N特征
曲线解读材料性能
04
高周疲劳(LCF)与低周疲劳(HCF)定义
按循环次数划分 (Nf>10⁴ HCF, Nf<10⁴ LCF) 及应力水平
分类标准核心概念
05
高周疲劳的力学特征
弹性应力主导、应力幅小、贝纹线、光滑疲劳源
HCF特征断口
06
低周疲劳的力学特征
塑性应变主导、应力幅大、多源、韧窝、粗糙扩展区
LCF特征断口
07
应变-寿命(ε-N)曲线
Coffin-Manson公式、弹性/塑性应变分量、过渡寿命2Nt
ε-NCoffin-Manson
08
滞后回环与循环应力-应变曲线
循环硬化/软化、滞后回环面积、塑性应变能
回环材料行为
09
区分诊断的核心参数
总应变幅Δεt/2、塑性/弹性应变幅、过渡寿命Nt
诊断参数定量
10
基于S-N曲线的诊断方法
利用斜率变化 (HCF缓、LCF陡) 进行区分
S-N斜率诊断
11
基于ε-N曲线的诊断方法
Coffin-Manson计算弹性/塑性占比，判断主导机制
ε-N应变占比
12
基于滞后回环的诊断方法
回环形状 (HCF窄长、LCF宽胖) 及塑性应变能密度
回环形状能量
13
基于断口形貌的诊断方法
宏观(疲劳源数量、贝纹线)与微观(辉纹间距、韧窝)
断口微观
14
基于载荷谱的诊断方法
恒幅/变幅载荷、频率影响、载荷类型(拉-压/弯曲/扭转)
载荷谱类型
15
基于材料性能的诊断方法
屈服强度、抗拉强度、断裂韧性对疲劳类型影响
材料性能强度
16
基于应力集中系数的诊断方法
Kt对HCF敏感、LCF相对不敏感
Kt缺口
17
基于环境因素的诊断方法
温度(蠕变-疲劳)、腐蚀介质、真空环境
环境腐蚀
18
基于频率效应的诊断方法
HCF对频率敏感 (温升)、LCF不敏感
频率温升
19
基于损伤累积的诊断方法
Miner线性累积法则在HCF/LCF中的适用性差异
Miner累积
20
基于有限元分析的诊断方法
FEA获取局部应力/应变，代入S-N或ε-N曲线判断
FEA仿真
21
基于实验数据的诊断方法
高频试验机 vs 低频液压伺服，数据分析
实验设备
22
基于统计学的诊断方法
Weibull分布拟合寿命数据，分散性差异
Weibull统计
23
基于能量法的诊断方法
塑性应变能密度、总应变能密度作为判据
能量法判据
24
基于临界平面法的诊断方法
最大剪应力平面 vs 最大正应力平面 (LCF/HCF)
临界平面多轴
25
基于多轴疲劳的诊断方法
von Mises、Tresca等效应力/应变准则适用性
多轴等效应力
26
基于缺口效应的诊断方法
缺口根部应力/应变梯度对疲劳类型影响
缺口梯度
27
基于尺寸效应的诊断方法
大尺寸→LCF，小尺寸→HCF
尺寸比例
28
基于表面状态的诊断方法
表面粗糙度、残余应力、喷丸/渗碳影响
表面强化
29
综合诊断流程
多参数融合判断：输入→计算→类型→结论 (流程图)
流程综合
30
案例分析
典型HCF (高速旋转轴) 与 LCF (压力容器) 完整诊断
案例实战