基于TCD的有限剩余厚度表面缺口件疲劳寿命预测
丁明超1
边曙光1
王黎明2
黄嘉兴1
杨利坡1
才龙3
1.燕山大学 机械工程学院,秦皇岛 0660042.中国铁路沈阳局集团有限公司 山海关工务段,秦皇岛 0662003.秦皇岛优益重工科技有限公司,秦皇岛 066200
摘要：[目的]针对现有临界距离理论(Theory of Critical Distances,TCD)在有限剩余厚度表面缺口件疲劳寿命预测中存在明显预测过大的问题,探究缺口根部有限剩余厚度对应力分布及疲劳特性的主导机制.[方法]首先,设计了缺口位于基体表面的有限剩余厚度表面缺口试件,开展了室温轴向拉伸疲劳试验,并通过线弹性有限元仿真提取了整个剩余厚度方向的应力场曲线.然后,基于传统TCD的点法(Point Method,PM)和线法(Line Method,LM)思想,提出了适用于表面缺口件等效应力评估的交点法(Intersection Method,IM)和全应力场法(Total Stress Field Method,TSFM),联立材料S-N曲线,进行了疲劳寿命预测.[结果]试验结果表明,传统TCD点法和线法的寿命预测结果均在2倍离散带以外,整体偏于危险.而所提交点法通过求解大厚度与有限厚度应力场曲线的交点,并引入交点应力修正系数(TC4钛合金取0.855 76),将表面缺口件的寿命预测精度显著提升至1.5倍离散带以内;全应力场法通过积分整个剩余厚度范围内的应力场,其寿命预测结果主要分布在2倍离散带以内,尤其适用于应力集中程度更高(Kt>2.1)的结构.两种新方法仅需线弹性应力场曲线和材料S-N曲线,操作简便且精度高.
关键词：临界距离理论表面缺口厚度交点法全应力场法
分类号：TB31(工程材料学)TB125(工程基础科学)
论文发表日期：2026-07-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 23-31 )
英文信息