疲劳SN曲线中的k factor如何变化

浦原喜助 · 发表于 2018-8-14 23:05:25

本帖最后由寂静回声于 2018-8-15 08:41 编辑

有一个问题想请教大伙，就是众所周知，在S-N曲线图中斜率越陡，如果增加或减少应力值，它所对应的cycle数变化比较小；反之，斜率越平坦，增加或减少应力值，它所对应的cycle数的变化就比较大。这个斜率的倒数通常称为k factor，具体见下图：

然后问题来了，因为想要了解雨流计数，于是顺便找到了S-N曲线的介绍，我在simens PLM community的一篇文章中看到这样一段话：

As a general rule of thumb, one can associate the following k-factors with the following:

k-factor of 7: Aluminum
k-factor of 5: Steel
k-factor of 3: Welds

前两个铝和钢可以理解，K值越大，斜率越平坦，增加或减少应力值所改变的cycle数越显著，就权且认为铝和钢的疲劳性质是如此吧；然后，不明白的是，第三个焊接件为什么K值会这么小，如前所述，K值越小，斜率越陡，增加或减少应力值所改变的cycle数越不显著；那不就说明焊接点对应力值的变化不敏感？读到此处，非常困惑。哪位大神可以解答一下

浦原喜助 · 发表于 2018-8-16 00:30:11

疯子在雨中咆哮发表于 2018-8-15 09:31
是不是也可以把话讲成斜率大，也就是斜线陡，轻微增加循环次数，会大大降低疲劳强度，岂不是很敏感，感觉 ...

哈哈，大侠说的没错。坐标系确实需要深究，具体如下:

我觉得应该是这样，疲劳件的SN曲线很可能如图中红色的线段，当然比较夸张了点，位于应力值和cycle值都很小的区间。然后值得注意的是，坐标系的刻度，可以从图中看到横坐标相同间隔实际在数值上的间隔很大，同理纵坐标也是类似的情况；这样再联系XYZ大侠的说法，是不是可以这样解释：尽管焊接件的纵坐标应力值看上去相对地改变很多，实际上并没有改变多少，如果和上面绿色的曲线对比，放到同样的scale下面，其实真正的斜率的倒数（k）并不是3，而是要平坦的多（可以比较红色线段正上方对应的绿色线段，其纵坐标的绝对值要大得多，但cycle数的间隔是相同的），所以其实循环次数对强度的变化远比钢和铝敏感的多。但总的来讲，因为位于左下范围，不管应力值大小变化如何，都很快就失效了，哈哈

疯子在雨中咆哮 · 发表于 2018-8-15 09:17:34

我认为你图里斜率是 1/k 不是 k, 斜率纵轴比横轴，都反过来或许就解释得通了。

疯子在雨中咆哮 · 发表于 2018-8-15 09:18:54

疯子在雨中咆哮发表于 2018-8-15 09:17
我认为你图里斜率是 1/k 不是 k, 斜率纵轴比横轴，都反过来或许就解释得通了。 ...

我看错了。

疯子在雨中咆哮 · 发表于 2018-8-15 09:31:13

是不是也可以把话讲成斜率大，也就是斜线陡，轻微增加循环次数，会大大降低疲劳强度，岂不是很敏感，感觉把x轴当变量，y轴当因变量比较顺畅。

Kirkendal · 发表于 2018-8-15 09:50:13

既然已经认为铝和钢的疲劳性质是如此，为什么不能认为焊接点的k值也是如此?

因为焊接点，钢，铝都是三种不同的组织，比较k值的不同需要从金属多晶循环应变的过程来分析。。。

可以看看，材料的疲劳里面的，，延性多晶固体的循环应变。

dcjt · 发表于 2018-8-15 14:55:53

1 对于焊接结构，你说到k等于3。当前一些主流规范中，的确按3来的。这个是大量实验得出的数据。
2 然后你的感性认识，觉得对应力敏感不敏感等，泛泛而谈，没有错。
3 金属疲劳和焊接疲劳的sn曲线都是实验获得的。然后对于金属而言，疲劳极限与材料的抗拉强度有一定的关系。你可以找q235b, q345b等材料的sn曲线看看。
4 对于焊接结构，不同母材焊接，基本共用一个sn曲线（针对不同的接头和处理，会有不同的sn曲线。斜率相同），实验所得的客观现象。这是焊接结构疲劳与金属疲劳不同的地方
5 所以针对你的问题。sn曲线，你除了要看斜率，曲线与坐标轴交点也要注意（一组平行线）
语言表达有点乱，将就看

XYZ · 发表于 2018-8-15 15:10:17

也可以理解成不管载荷大点还是小点，它都早早坏了。整体上来说疲劳性能较差

浦原喜助 · 发表于 2018-8-15 23:15:24

XYZ 发表于 2018-8-15 15:10
也可以理解成不管载荷大点还是小点，它都早早坏了。整体上来说疲劳性能较差 ...

哈哈哈，我想过你这样理解的，但是问题是总归还是有一段区间存在，它的斜率和钢、铝比偏大，即相同的的deltaY对应的deltaX偏小，也就是cycle数没变多少，不过我现在想明白了，哈哈。

浦原喜助 · 发表于 2018-8-15 23:21:04

dcjt 发表于 2018-8-15 14:55
1 对于焊接结构，你说到k等于3。当前一些主流规范中，的确按3来的。这个是大量实验得出的数据。
2 然后你的 ...

对的，疲劳极限和ultimate strength有关系的；我查了其他资料，确实是3；共用一个SN曲线是因为焊接材料的选择对焊接疲劳的影响不大。多谢大侠指点。

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