目 录

前 言

主要符号表

第一章 概论

1－1疲劳和疲劳设计

1－2概率疲劳和概率疲劳设计

1－3 疲劳寿命估算

1－4概率疲劳发展史

第二章 概率疲劳的统计分析基础

2－1事件、概率和随机变量的统计

2－2常用的概率分布

2－3统计分析中的几种分布

2－4参数估计和假设检验

2－5回归与相关

2－6正态分布函数的代数运算

2－7随机变量函数的数字特征的近似计算方法

第三章 载荷谱

3－1载荷时间历程

3－2随机过程

3－3 载荷时间历程的统计处理

3－4疲劳载荷谱编制准则

第四章 结构的疲劳应力分析

4－1概述

4－2危险部位的确定

4－3危险部位的应力响应

4－4实例

第五章 概率疲劳的材料数据

5－1材料的疲劳试验方法

5－2材料疲劳性能的统计数据

5－3疲劳极限分布图

第六章 疲劳强度分布的修正

6－1概率疲劳的修正系数

6－2零件和构件的疲劳极限

第七章 应力－强度干涉理论

7－1概述

7－2用应力－强度干涉模型求可靠度

7－3等效正态分布法计算可靠度

7－4图解法求可靠度

7－5蒙特卡罗法求可靠度

7－6可靠度与安全系数

第八章 随机载荷下的疲劳可靠性设计

8－1概述

8－2载荷和强度的二维概率分布

8－3概率相对迈因纳定律

8－4迈因纳定律－干涉模型综合法

第九章 可靠度的置信度和置信区间

9－1置信度

9－2考虑单侧置信区间下限的可靠度

9－3有效子样容量

9－4考虑置信区间的概率疲劳设计

第十章 系统的可靠性

10－1可靠性模型

10－2系统的可靠性特征量

10－3有贮备的不可修复系统

10－4可修复系统的可靠性

10－5可靠性预测

10－6可靠性分配

第十一章 概率断裂力学

11－1缺陷的统计特性

11－2材料断裂性能的统计特性

11－3裂纹扩展的统计特性

11－4线弹性断裂力学概率分析

11－5短裂纹的扩展特性

11－6短裂纹的裂纹尺寸分布

第十二章 耐久性设计

12－1裂纹形成时间（TTCI）分布

12－2当量初始裂纹尺寸（EIFS）分布

12－3裂纹超出数概率和损伤度

12－4结构疲劳的经济寿命

12－5耐久性设计步骤

附 录

参考文献

外国人名译名对照

Synopsis

Contents

对于某些机械产品，例如汽车等，因为技术发展速度快，更新

周期短，不需要很长的使用寿命，减轻重量常是这类产品性能水平

提高的关键。为此，即使整台产品需要较长的寿命，也愿以定期更

换某些零件的办法，让这些零件设计得寿命较短而重量较轻。

在有限寿命设计中，当应力水平高并进入塑性，S－N曲线必

须用应变来描述。根据科芬－曼森公式，在弹性范围内原为应力幅

与载荷反复次数的关系曲线，转化成应变幅的一条曲线2（在双对

数坐标中），与另一直线即塑性应变幅与载荷反复次数的关系曲线

（在双对数坐标中也是一条直线1），两条直线有一交点P（图1－

2）。反复次数小于P点的为塑性应变范围，属于低周疲劳（或称

塑性疲劳），相应的为低周疲劳设计。大于P点的为弹性范围，相

应的为高周疲劳设计。压力容器、飞机起落架等的疲劳是低周疲

劳，一般的机械零件的疲劳属高周疲劳。

常规疲劳设计方法是在实验的基础上发展起来的。最理想的

实验是通过对被研制的设备或其零件、构件，在模拟真实载荷和环

境下进行的整机或其零件、构件的疲劳试验，得出其疲劳破坏曲

线，来验证疲劳强度设计中设备的承载能力或估算寿命。由于这

种试验费用昂贵，所以一般用标准试样进行试验得到材料的疲

劳试验数据，应用于零件和构件的设计中。这样，试验简单，通用

性大，可以采用已有的疲劳试验数据，为设计单位广泛采用。问

题是：这样与零件之间存在一段距离，如何从试样过渡到零件设

计，这是常规疲劳设计要解决的问题。

进行零件和构件的常规疲劳设计，必须要知道作用于其上的

载荷，制造该零件和构件的材料的疲劳性能，从试样试验数据用到

零件和构件疲劳设计上去的方法。

一、载荷

首先，必须要知道零件和构件的危险部位以及其应力变化。因

此，需测定零件和构件在运行中的载荷－时间历程，并由这载荷－时

间历程求得零件和构件危险部位的应力响应。假使能直接测定危

险点的应力－时间历程，则问题得到简化。但对于几何形状复杂的

零件，很难直接测得零件危险部位的应力－时间历程，所以载荷和

应力－时间历程的获得，常分两步来完成。

作者简介

徐灏 江苏江阴人，1919年

生，1943年毕业于西南联合大学

机械系，现职东北大学教授，博士

生导师。历任国务院学位委员会

第一、二届学科评议组成员，中国

机械设计学会副理事长，东北工

学院机械系主任、机械工程研究

所所长兼机械强度研究室主任，

辽宁省机械工程学会副理事长、

常委兼学术委员会主任，辽宁省

机械设计学会理事长，沈阳市机

械设计学会理事长，中国金属学

会荣誉会员，《机械设计》期刊编

委会主任委员，《中国大百科全

书》机械工程卷编委会委员兼机

械工程基础理论主编，大型工具

书《机械设计手册》主编，工具书

《新编机械设计师手册》主编。长

期从事机械设计理论研究，专长

结构疲劳强度理论，先后出版十

余本著作，80年代后出版的著作

有：《安全系数和许用应力》、《疲

劳强度设计》、《机械强度的可靠

性设计》、《机械设计》、《疲劳强

度》。