
【化】 fatigue notch factor
fatigue; prostration; tire; tiredness; wear out; weariness
【化】 fatigue
【醫】 defatigation; fatigue
cut; kerf; rift
【化】 nick
【醫】 incisio; incision
coefficient; modulus; quotiety
【計】 coefficient
【化】 coefficient
【醫】 coefficient; quotient
【經】 coefficient; parameter; quotient
疲勞切口系數(Fatigue Notch Factor)是材料力學與疲勞分析中的重要概念,指材料因幾何形狀突變(如缺口、孔洞、溝槽等)導緻局部應力集中,從而顯著降低其疲勞強度的量化指标。其英文對應術語為Fatigue Notch Factor (Kf),區别于僅考慮彈性應力集中的理論應力集中系數(Kt)。以下是詳細解釋:
疲勞切口系數(Kf)定義為光滑試樣的疲勞極限(σ₋₁)與含缺口試樣的疲勞極限(σ₋₁ₙ)之比: $$ Kf = frac{sigma{-1}}{sigma_{-1n}} $$ 該值恒大于1,數值越高表明缺口對疲勞強度的削弱越嚴重。
延展性材料(如低碳鋼)的Kf接近1,對缺口不敏感;脆性材料(如高強鋼)的Kf趨近Kt,缺口敏感度高。
缺口曲率半徑越小、深度越大,Kf值越高。
扭轉疲勞的Kf通常低于拉壓或彎曲疲勞。
在機械設計中,Kf直接用于含缺口構件的疲勞強度校核: $$ sigma{text{設計}} leq frac{sigma{-1}}{K_f} $$ 通過優化缺口形狀(如增大圓角半徑)或表面強化(噴丸、滲碳),可降低Kf值,延長零件壽命。
參考文獻來源:
疲勞切口系數是用于評估焊接接頭疲勞強度的重要參數,其核心定義和特點如下:
1. 基本定義
疲勞切口系數被定義為臨界距離法得出的平均應力與熱點應力之比值。在焊接結構中,熱點應力(即幾何不連續處的最大應力)與臨界距離法計算的局部平均應力共同決定了該系數的數值特征。
2. 計算方法
通過有限元分析獲得熱點應力值後,結合臨界距離法(在特定距離内對應力場進行平均)計算局部平均應力。計算公式可簡化為:
$$
Kf = frac{sigma{text{平均}}}{sigma{text{熱點}}}
$$
其中$sigma{text{平均}}$為臨界距離内的平均應力,$sigma_{text{熱點}}$為熱點應力。
3. 應用特性
4. 與機械加工參數的區分
需注意與提到的機械加工切口系數(切削體積與進給距離比)區分,二者分屬結構疲勞評估與加工工藝兩個不同領域。
擴展建議
若需具體焊接接頭的系數計算案例或厚度效應公式參數,可查閱焊接工程手冊或疲勞分析專著進一步獲取數據。
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