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非比例载荷下考虑加载路径的多轴疲劳寿命预测模型 被引量:1
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作者 高建雄 程琴 朱鹏年 《船舶力学》 北大核心 2025年第3期474-485,共12页
循环加载下路径的非比例性所引起的附加强化效应,是造成材料疲劳寿命缩短的重要因素。针对这一问题,首先基于等效应变模型和临界面理论,以最大剪切应变幅所在平面为临界平面,综合考虑材料本身的非比例系数和加载路径的非比例性,引入一... 循环加载下路径的非比例性所引起的附加强化效应,是造成材料疲劳寿命缩短的重要因素。针对这一问题,首先基于等效应变模型和临界面理论,以最大剪切应变幅所在平面为临界平面,综合考虑材料本身的非比例系数和加载路径的非比例性,引入一种新型非比例因子来量化非比例加载对于材料疲劳寿命的影响。其次,为考虑试件的损伤机理与疲劳破坏模式,以临界平面上的最大法向应力来表征其对疲劳破坏的贡献,在此基础上结合非比例因子,提出一种多轴疲劳寿命预测模型。最后,利用多轴载荷作用下四种材料的疲劳实验数据验证所提模型的有效性,并将预测结果与五种现有模型进行对比。研究结果表明:与现有模型相比,所提模型能够有效提升非比例载荷作用下多轴疲劳寿命的预测精度。 展开更多
关键词 比例载荷 加载路径 多轴疲劳 寿命预测 临界平面
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4130X钢非对称非比例载荷下双轴低周疲劳行为
2
作者 秦晨 晁龙 +5 位作者 陈凡 曹文红 黄国明 夏明 周昌玉 贺小华 《压力容器》 北大核心 2024年第8期9-20,共12页
为研究4130X钢在双轴疲劳载荷下的应力应变状态以及疲劳损伤行为,对4130X钢开展了双轴非对称比例与非比例循环载荷作用下的疲劳试验研究。从双轴循环应变幅、双轴棘轮应变、断口形貌和疲劳寿命等方面,系统分析了不同双轴加载条件下4130... 为研究4130X钢在双轴疲劳载荷下的应力应变状态以及疲劳损伤行为,对4130X钢开展了双轴非对称比例与非比例循环载荷作用下的疲劳试验研究。从双轴循环应变幅、双轴棘轮应变、断口形貌和疲劳寿命等方面,系统分析了不同双轴加载条件下4130X钢的低周疲劳与棘轮行为。结果表明,随着双轴载荷比的减小或相位差的增大,双轴均表现出显著的循环软化现象,并且棘轮应变显著增加,双轴棘轮效应更加明显,导致其疲劳寿命减小。与其他加载情况相比,等双轴载荷比下相位差对疲劳寿命和等效应变的影响更加显著,在双轴相位差ΔФ由0°变为90°时,疲劳寿命下降90%。断口特征表明,随着双轴非比例程度的增大,韧窝由等轴韧窝逐渐转变为剪切韧窝,数量显著增加。 展开更多
关键词 4130X钢 低周疲劳 对称循环载荷 比例循环载荷 循环软化 棘轮行为
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多轴非比例加载下考虑附加损伤的疲劳寿命预测 被引量:2
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作者 朱鹏年 高建雄 +2 位作者 袁逸萍 徐蓉霞 吴志峯 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期917-924,共8页
与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测... 与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测模型。新的多轴疲劳寿命预测模型不仅考虑法向应力对材料裂纹萌生与裂纹扩展的影响,而且通过引入材料附加强化系数与载荷路径的非比例度反映非比例载荷加载对多轴疲劳寿命的影响。采用5种材料在多轴载荷下的实验数据来验证本文模型的准确性,同时与两种经典模型进行对比,验证与对比分析说明,本文所提模型预测精度较好。 展开更多
关键词 多轴疲劳 比例 临界面法 等效应变 附加损伤
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非比例载荷下多轴低周疲劳研究最新进展 被引量:16
4
作者 陈旭 高庆 +2 位作者 孙训方 何国球 天津大学化工系 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期313-325,共13页
近年来对多轴低周疲劳的研究已引起广泛重视,其疲劳损伤积累、裂纹萌生、寿命预测方法等都与单轴情形有很大的不同.本文对近年来多轴低周疲劳的研究现状进行了评述,讨论了各种多轴疲劳寿命估算方法。
关键词 多轴疲劳 低周疲劳 比例加载 疲劳寿命 损伤参量
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非比例载荷下多轴疲劳微观机理的研究进展 被引量:7
5
作者 朱正宇 何国球 +1 位作者 张卫华 刘晓山 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1510-1514,共5页
综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴疲劳微观机理研究的进展和现状,着重从材料微结构变化方面讨论了附加强化理论及其影响因素,并提出了今后在非比例载荷下多轴疲劳微观机理研究工作方面的设想.
关键词 多轴疲劳 微观机理 比例加载 附加强化 位错结构
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多轴非比例载荷下镁合金AZ21的疲劳性能研究 被引量:4
6
作者 崔云 陈刚 +2 位作者 王磊 高红 陈旭 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期283-289,共7页
镁合金作为结构件承受多轴复杂载荷,其失效形式多为多轴疲劳失效.本文在空气环境中对镁合金AZ21分别进行了单轴、纯扭以及多轴循环力学性能研究,揭示了不同加载路径下材料的变形主导机制.疲劳试验结果表明,在相同等效应力幅下,非比例加... 镁合金作为结构件承受多轴复杂载荷,其失效形式多为多轴疲劳失效.本文在空气环境中对镁合金AZ21分别进行了单轴、纯扭以及多轴循环力学性能研究,揭示了不同加载路径下材料的变形主导机制.疲劳试验结果表明,在相同等效应力幅下,非比例加载路径下镁合金AZ21的寿命较单轴、纯扭路径显著降低.采用Basquin公式预测镁合金AZ21在复杂载荷下的疲劳寿命.通过将路径非比例度的概念引入到Basquin公式中,可合理预测相同加载幅值下圆形路径和菱形路径作用时镁合金AZ21的疲劳寿命. 展开更多
关键词 低周疲劳 多轴疲劳 镁合金 比例加载 疲劳寿命预测
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多轴非比例载荷下低周疲劳寿命估算方法 被引量:13
7
作者 张巧丽 陈旭 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期76-79,共4页
综述近年来国内外非比例载荷下多轴低周疲劳研究的进展和现状。主要评述各种多轴疲劳寿命估算方法 ,其中临界面应变能密度法是较为有效的方法。
关键词 多轴疲劳 低周疲劳 比例加载 疲劳寿命 临界面应变能密度法
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一种多轴非比例载荷低周疲劳寿命预测方法 被引量:4
8
作者 于海生 谢.尼.舒卡耶夫 +1 位作者 王兴国 丰崇友 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期250-253,共4页
利用Itoh等人提出的非比例参数 ,提出一种非比例载荷下多轴低周疲劳寿命预测方法 ,提出几种不同非比例参数 。
关键词 多轴低周疲劳 疲劳准则 比例参数 疲劳寿命预测
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船体裂纹板双轴非比例低周疲劳载荷下累积塑性行为研究 被引量:1
9
作者 邓军林 涂雯羚 +3 位作者 许允 董大伟 邱圣临 卢瑞涛 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期97-108,共12页
在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下,船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏,而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下,材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为,提出双轴... 在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下,船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏,而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下,材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为,提出双轴非比例低周疲劳载荷下基于累积塑性的裂纹板双轴非比例低周疲劳寿命预测模型。通过分析不同双轴非比例低周疲劳载荷下裂纹板的应力应变迟滞回线,重点探究不同双轴比、应力比和相位差等对低周期疲劳累积塑性变形的影响。研究结果可为准确评估在双轴非比例低周疲劳作用下船体结构断裂破坏行为提供重要依据。 展开更多
关键词 船体裂纹板 低周疲劳 比例载荷 累积塑性 疲劳寿命
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多轴非比例载荷谱条件下高强度螺栓疲劳强度分析 被引量:3
10
作者 曹罚君 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期232-237,共6页
以风机主齿轮箱的箱体连接螺栓疲劳强度分析为研究背景,提出一种在多轴非比例载荷谱作用下高强度螺栓连接疲劳强度的分析方法。该方法基于多轴疲劳理论,将外部多轴非比例的风力载荷谱通过连接箱体模型有限元应力计算及雨流计数处理,转... 以风机主齿轮箱的箱体连接螺栓疲劳强度分析为研究背景,提出一种在多轴非比例载荷谱作用下高强度螺栓连接疲劳强度的分析方法。该方法基于多轴疲劳理论,将外部多轴非比例的风力载荷谱通过连接箱体模型有限元应力计算及雨流计数处理,转化为螺栓各对应载荷方向上的应力雨流谱,然后在螺栓各计算点处进行各载荷方向上的应力合成,按照德国VDI2230标准的计算方法,结合螺栓材料的应力寿命(S-N)曲线,计算得到螺栓各计算点的疲劳损伤率,最后依据线性损伤累计理论,得出连接螺栓的疲劳安全系数。依据本文中的分析方法编制螺栓疲劳强度计算程序,再以某一型号风机齿轮箱的扭力臂与齿圈连接螺栓为例,计算得到该螺栓在风机20年工作寿命内的疲劳安全系数为1. 819。提出的方法为今后计算复杂载荷工况下的螺栓疲劳强度提供了一个新方向。 展开更多
关键词 多轴疲劳 比例载荷 高强度螺栓 风机主齿轮箱
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非比例载荷下304不锈钢低周疲劳寿命预测 被引量:15
11
作者 陈旭 安柯 +2 位作者 齐荣 伊藤隆基 坂根政男 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期316-318,279,共4页
在拉扭疲劳试验机上完成了一系列非比例加载下对 30 4不锈钢的低周疲劳试验 ,对目前常用的几种多轴疲劳寿命预测模型进行了分析比较。结果表明 ,以单轴疲劳寿命分析方法为基础的等效应变法 ,不能预测多轴非比例加载下的低周疲劳寿命 ,... 在拉扭疲劳试验机上完成了一系列非比例加载下对 30 4不锈钢的低周疲劳试验 ,对目前常用的几种多轴疲劳寿命预测模型进行了分析比较。结果表明 ,以单轴疲劳寿命分析方法为基础的等效应变法 ,不能预测多轴非比例加载下的低周疲劳寿命 ,以临界面法为基础的Socie剪切模型对非比例加载下 30 展开更多
关键词 比例加载 多轴低周疲劳 疲劳寿命预测 不锈钢
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多轴非比例加载高周疲劳研究进展 被引量:13
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作者 朱正宇 何国求 +1 位作者 陈成澍 张卫华 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1221-1225,1250,共6页
综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴高周疲劳研究的进展和现状,其中主要评述了各种多轴疲劳寿命估算方法及微观机理的研究,并提出了今后在非比例载荷下多轴高周疲劳研究工作的设想.
关键词 多轴疲劳 高周疲劳 比例加载 疲劳寿命
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非比例加载下GH4169高温多轴疲劳行为研究 被引量:7
13
作者 尚德广 孙国芹 +3 位作者 蔡能 王建国 王连庆 王红缨 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2006年第6期6-11,共6页
利用薄壁管拉扭疲劳试样,在高温控制应变循环加载下研究高温合金GH4169的多轴疲劳行为。高温多轴疲劳试验采用比例与非比例加载路径。在试验过程中,利用数据采集系统全程记录拉与扭的应力响应值以研究比例与非比例拉扭加载下的循环特性... 利用薄壁管拉扭疲劳试样,在高温控制应变循环加载下研究高温合金GH4169的多轴疲劳行为。高温多轴疲劳试验采用比例与非比例加载路径。在试验过程中,利用数据采集系统全程记录拉与扭的应力响应值以研究比例与非比例拉扭加载下的循环特性。研究结果表明,高温拉扭非比例加载下,疲劳寿命有明显降低;拉与扭应力响应多为循环软化,无明显的循环稳定现象。在低频加载下,由于高温蠕变效应加大,使循环软化速度加快,表现为曲线下降明显。在整个疲劳过程中,扭转应力响应分量均显示循环软化现象,而拉压应力响应分量的硬化与软化特性取决于应变加载参数。 展开更多
关键词 多轴疲劳 循环硬化与软化 比例加载 比例加载 高温
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新的多轴循环加载应变路径非比例度的定义 被引量:4
14
作者 何国求 陈成澍 +1 位作者 严彪 唐人剑 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1498-1502,共5页
基于对 3 16L不锈钢多轴非比例循环加载低周疲劳微结构的研究结果 ,测量了位错自由运动间距 ,分析了位错自由运动间距的分布规律 ,给出了位错自由运动间距统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间的关系 ,以位错自由运动间距统计平均值给... 基于对 3 16L不锈钢多轴非比例循环加载低周疲劳微结构的研究结果 ,测量了位错自由运动间距 ,分析了位错自由运动间距的分布规律 ,给出了位错自由运动间距统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间的关系 ,以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义 .在单轴循环应力 -应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述多轴非比例循环应力 展开更多
关键词 多轴循环加载 应变路径 比例 比例加载 材料
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镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳研究 被引量:11
15
作者 丁智平 陈吉平 +1 位作者 王腾飞 赵萍 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期326-333,共8页
基于正交设计,分别在680℃和850℃下进行DD3镍基单晶合金薄壁圆管试样([001]取向)拉/扭非比例加载低周疲劳试验,研究等效应变范围、应变路径角、拉/扭载荷相位角、循环特性和温度诸因素对镍基单晶合金多轴低周疲劳寿命的影响作用.疲劳... 基于正交设计,分别在680℃和850℃下进行DD3镍基单晶合金薄壁圆管试样([001]取向)拉/扭非比例加载低周疲劳试验,研究等效应变范围、应变路径角、拉/扭载荷相位角、循环特性和温度诸因素对镍基单晶合金多轴低周疲劳寿命的影响作用.疲劳试验数据的极差分析表明,应变路径角、拉/扭载荷相位角和等效应变范围是影响疲劳寿命的主要因素.将菱形应变加载路径区分为比例加载段和非比例加载段,提出了表征非比例加载效应的等效应变参量,并通过引入单晶应变三轴性因子反映拉/扭应变路径角对多轴疲劳寿命的影响.用考虑非比例加载效应的等效应变范围和单晶应变三轴性因子构造循环塑性应变能损伤参量,进行多元线性回归分析,疲劳寿命回归模型与试验寿命具有很好的相关性,所有试验数据都落在2.0倍的偏差分布带之内. 展开更多
关键词 镍基单晶合金 低周疲劳 正交各向异性 多轴比例加载 正交设计
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考虑非比例附加损伤的多轴低周疲劳寿命模型 被引量:13
16
作者 姜潮 邓群 李博川 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期634-641,共8页
基于临界面法,提出了一种能够反映非比例疲劳寿命锐减现象的多轴低周疲劳寿命模型.与传统临界面模型只考虑附加强化效果不同,新的模型在疲劳损伤参量中引入新定义的非比例附加损伤系数,能综合考虑非比例加载条件下附加强化和载荷路径两... 基于临界面法,提出了一种能够反映非比例疲劳寿命锐减现象的多轴低周疲劳寿命模型.与传统临界面模型只考虑附加强化效果不同,新的模型在疲劳损伤参量中引入新定义的非比例附加损伤系数,能综合考虑非比例加载条件下附加强化和载荷路径两种因素对疲劳寿命减少的影响,并且分别以最大切应变和最大损伤平面作为临界面来构建疲劳损伤参量,反映了临界面的选取对模型预测结果的重要影响.从已发表文献中选用8种材料的多轴疲劳试验结果进行验证,新模型能同时适用于比例和非比例加载,并且具有很好的寿命预测精度和材料适用性. 展开更多
关键词 多轴低周疲劳 寿命预测模型 临界平面法 比例加载 附加损伤
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多轴非比例加载条件下疲劳损伤参量的研究 被引量:4
17
作者 张莉 王刚 程靳 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期606-609,共4页
为解决传统的疲劳方法对于复杂的多轴加载情况下疲劳寿命估算不理想的问题,利用有限元分析方法,研究了试件在单轴加载,双轴比例、非比例加载、三轴比例、非比例加载情况下,6种常用疲劳损伤参量随截面位置的变化情况,进而确定每一种损伤... 为解决传统的疲劳方法对于复杂的多轴加载情况下疲劳寿命估算不理想的问题,利用有限元分析方法,研究了试件在单轴加载,双轴比例、非比例加载、三轴比例、非比例加载情况下,6种常用疲劳损伤参量随截面位置的变化情况,进而确定每一种损伤参量的最大值和相应的临界面位置.在此基础上提出一种新型的损伤参量,该损伤参量结合了剪应力功的概念和疲劳破坏的微观机制. 展开更多
关键词 多轴比例加载 疲劳损伤 损伤参量 有限元分析 应力功 临界面
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一种新的多轴非比例低周疲劳寿命预测临界面模型 被引量:7
18
作者 赵而年 瞿伟廉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期944-952,共9页
工程结构在服役过程中往往承受着复杂的多轴非比例循环荷载,在长期动力载荷作用下结构构件的失效主要为多轴非比例疲劳破坏.文中基于圆管薄壁试件在拉-扭复合加载情况下的多轴疲劳试验结果,对比了广泛讨论的Kandil-Brown-Miller(KBM)模... 工程结构在服役过程中往往承受着复杂的多轴非比例循环荷载,在长期动力载荷作用下结构构件的失效主要为多轴非比例疲劳破坏.文中基于圆管薄壁试件在拉-扭复合加载情况下的多轴疲劳试验结果,对比了广泛讨论的Kandil-Brown-Miller(KBM)模型和Fatemi-Socie(FS)模型对多轴非比例疲劳寿命的预测能力,分析了非比例加载条件引起多轴疲劳附加损伤的原因;针对FS模型对不存在非比例附加强化的材料多轴疲劳寿命预测的不足,提出了一个能考虑非比例加载路径变化和材料附加强化效应双重作用的非比例影响因子,参照FS准则提出了一种新的多轴非比例低周疲劳寿命预测临界面模型.利用5种材料的多轴非比例疲劳试验数据对该模型进行了试验验证,结果表明:采用文中提出的临界面模型预测的多轴非比例疲劳寿命与试验结果符合较好,预测精度优于FS模型;同时,该模型对不存在非比例附加强化的材料的多轴疲劳寿命预测表现出更好的适用性,且能有效的提高不同类型材料的多轴非比例疲劳寿命预测精度. 展开更多
关键词 多轴疲劳 比例路径 附加强化效应 临界面法 寿命预测
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双轴非比例低周疲劳载荷下船体裂纹板累积塑性数值分析
19
作者 杜波 邱圣临 +3 位作者 邓军林 董大伟 卢瑞涛 侯睿涵 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第10期43-48,共6页
仅对单轴载荷下的船体受力情况分析已经不能满足当下船舶工程中存在的问题,本文对双轴非比例低周疲劳载荷作用下考虑累积塑性破坏的船体裂纹板进行理论分析,数值分析,探究在不同相位差、应力比、双轴应力比下的累积塑性破坏与低周疲劳... 仅对单轴载荷下的船体受力情况分析已经不能满足当下船舶工程中存在的问题,本文对双轴非比例低周疲劳载荷作用下考虑累积塑性破坏的船体裂纹板进行理论分析,数值分析,探究在不同相位差、应力比、双轴应力比下的累积塑性破坏与低周疲劳的相互作用关系,为双轴非比例低周疲劳裂纹扩展行为提供合理规律。 展开更多
关键词 船体裂纹板 低周疲劳 比例载荷 累积塑性 数值分析
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多轴非比例低周疲劳寿命估算方法的研究 被引量:4
20
作者 张莉 唐立强 付德龙 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期95-98,共4页
利用临界面法、有限元法和实验分析方法对多轴加载条件下低周疲劳寿命估算问题进行了研究。确定了试件在单轴加载、双轴比例加载、双轴非比例加载、三轴比例加载和三轴非比例加载条件下,6种疲劳损伤参量的最大值及临界面位置。在此基础... 利用临界面法、有限元法和实验分析方法对多轴加载条件下低周疲劳寿命估算问题进行了研究。确定了试件在单轴加载、双轴比例加载、双轴非比例加载、三轴比例加载和三轴非比例加载条件下,6种疲劳损伤参量的最大值及临界面位置。在此基础上,估算了试件在不同加载条件下的疲劳寿命,并对损伤模型进行评估。 展开更多
关键词 多轴比例加载 损伤参量 寿命估算方法 临界面法
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