破壞力學與疲勞

某鋼零件在應力振幅 σ₁ 下經1.0×10⁵ 次、在 σ₂ 下經1.0×10⁶ 次發生疲勞破壞。在 σ₁ 下使用4.0×10⁴ 次後,改在 σ₂ 下繼續使用。以Miner法則(Σn/N = 1 時破壞)估算的剩餘壽命最接近下列何者?

  1. A約6.0×10⁵ 次
  2. B約9.6×10⁵ 次
  3. C約6.0×10⁴ 次
查看答案與解析

正確答案:A. 約6.0×10⁵ 次

σ₁ 下的損傷為 n₁/N₁ = 4.0×10⁴/1.0×10⁵ = 0.40,剩下 1 − 0.40 = 0.60。在 σ₂ 下每1次的損傷為 1/N₂,因此剩餘次數為 0.60×1.0×10⁶ = 6.0×10⁵ 次。約9.6×10⁵ 次是不用損傷比例而直接從 N₂ 減去次數本身的值,忽略了每1次的權重隨應力而不同。約6.0×10⁴ 次是把剩餘比例乘上 σ₁ 下的壽命 N₁ 的值。Miner法則雖然簡便,但無法表示負荷順序的影響;已知從高應力轉到低應力的順序下,實際壽命容易比估計值短。

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