前言写作示例

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1、1.前言早在十九世纪中期，人们就已经注意到，在反复载荷作用下的金属构件，会在很低的名义应力下发生断裂，Fankine(1843年)认为，重复施加的载荷通过某种方式，逐渐地耗尽了材料的承载能力，并把这种现象称之为材料的“疲劳”。此后一百多年来，金属材料的疲劳，始终是一个很活跃的学术领域。十九世纪五十年代至六十年代，德国工程师Wohler从研究交变应力出发，通过大量试验，提出了用S-N曲线表达应力-寿命关系和在一定应力幅以下试件不会破坏的疲劳极限理论。十九世纪末，其他一些研究者论证和发展了Wohler的研究成果，与此同时，Go

2、odman又在以平均应力影响研究的基础上提出了一种关于修正平均应力的简化理论。此后，人们对变幅载荷作用下的寿命估算进行了广泛的研究。二十世纪二十年代，Gough及其同事在探讨疲劳机理方面作了重大贡献。值得一提的是，1945年Minet用公式表达了Palmgren于1924年提出的线性累积损伤理论。这种疲劳累积损伤理论在工程估算中得到了广泛的应用。至此，名义应力法已构成了一个较完整的工程疲劳分析方法。近年来，针对结构边接件的特殊性和普遍性，人们还提出了一个估算结构连接件疲劳寿命的应力严重系数法(简称SSF法)。在研究应力疲劳

3、的同时，人们又从研究应变出发，对疲劳问题进行了深入的研究。1915年Smith和Wedgwood通过试验得到了循环应力-应变曲线，并把循环塑性应变从总应变中区分出来，到了1920年人们用试验证明了反复塑性应变是形成疲劳裂纹的基本原因。五十年代初期，Manson和Coffin定量地建立了塑性应变和寿命的关系式。六十年代以来，人们对应变疲劳理论进行了大量的研究，并通过一系列控制应变的低周疲劳试验，提出了大变形下的低周疲劳分析方法。与些同时，Topper、Martin、Wetzel、Morrow、Smith和Crews等学者基于

4、应变疲劳分析提出的局部应力-应变法，为估算裂纹形成寿命提供了一种新的分析方法。迄今，研究者已充分揭示了金属材料发生疲劳破坏的机理，并对材料疲劳性能的影响因素已经有了越来越深刻的定量或定性地认识，诸多的甚至是惨重的工程结构和机械设备的疲劳破坏实例，使设计者的疲劳设计意识也在不断加强。对承受反复载荷的工程结构和机械设备进行疲劳设计，在航空、航天、交通运输、海洋和近海工程、起重、化工、冶金、采矿、核能等几乎所有的工业领域，都已得到了广泛应用。对材料和构件的疲劳性能的研究成果，在保护这类结构和设备的安全运行，提高设计质量方面，已充

5、分显示了其重要价值。然而，据统计，有50%~90%的机械结构的破坏仍是由疲劳损伤引起的，故然，制造缺陷、运行中的过载能运行条件的改变等诸多因素，会导致偏离设计条件，降低结构的实际强度，而设计参数的不确定性，不能不是一个重要原因。4即使设计者对其设计对象的疲劳环境有充分地认识和足够地重视，但适用于特定情况的恰当的设计方法和正确的设计数据并不总是完全具备。设计者只能根据有限的资料和数据，来估计设计对象的疲劳性能。然而由实验定获得的材料的疲劳性能与工程构件在使用环境中的疲劳性能之间，很能建立起某种普遍关系。对设计对象在模拟环境中

6、进行全民尺寸疲劳性能试验，当然是最可靠的方法，然而，这只能在其作用非常重要、结构又不很复杂的情况下，才允许考虑。用材料的疲劳性能来估算实际构件的疲劳性能，除个别简单情况外，目前还有困难。因为要将影响材料疲劳性能的所有因素(例如，应力状态、应力梯度、应力循环特性、表面状态等)都定量化，难度很大。在这种情况下，对某类型的工程构件，进行代表其结构和环境特征的模型化疲劳试验研究，再把研究结果推广应用到实际设计中去，不失是一种具有实用意义的研究路线。同时，用构件的疲劳行为来揭示一些因素对材料疲劳性能的影响规律，会更有说服力和普遍性。

7、因此，从丰富的发展疲劳理论方面讲，这也不失是一种具有学术意义的研究路线。厚壁圆筒是工程上常用的一种承受高压、超高压的构件结构形式。在许多场合下其所承受的压力是波动的，例如，泵、压缩机及液压设备的压力缸和管线(件)、超高压聚乙烯生产中的管式反应器、粉末冶金、静液压挤压筒等，厚壁圆筒形式构件的疲劳性能，一直是设计者和研究者关注的问题。对厚壁圆筒形构件的疲劳性能的研究，在历史上出现过两次高峰。第一次世界大战初期，频繁发生的大炮炮筒的脆性炸裂，成为威胁陆军和海军生命的潜在“杀手”。为解决这一问题，研究者针对脆性材料(铸铁)的厚壁圆

8、筒形构件的疲劳问题做了大量的研究工作。正是这些研究成果导致了大炮炮筒的新的制造工艺(例如采用浇铸时的冷却技术，使炮筒内壁形成残余压应力)，新材料(如韧性材料)和新结构(如绕丝结构)。第二个高峰期出现在20世纪50~70年代。金属粉末冶金和静液压挤压成形等新技术、新工艺的发展，使厚壁圆筒形构件在工业生产中