11.4.2 成组试验法
在初步确定了一条S-N曲线的大致趋势后,就可根据不同置信度要求,完成选定应力下的成组试验。对每条S-N曲线,一般选择3~5级应力水平进行成组试验法试验,不同应力水平最好能均匀地分布在S-N曲线上,如图11-13所示。试验时最大应力一般不超过材料的屈服强度。在每一个应力水平下测试一组试样,每级应力水平需要重复的试样数取决于试验数据分散程度和预先要求的置信度。通常试验应力水平较高,试验数据较集中,试验应力水平越低,试验数据越分散;置信度水平也决定成组试验重复的试样数,要求的置信度水平越高,需要的试样数就越多,反之置信度水平低,需要的试样数量就较少。在一个应力水平上做完三根试样后就可以计算置信度,如已满足所要求的置信度,这一组试验就结束,否则还要继续试验,在指定置信度下试样试验数据点是否满足试验要求的检定方法如图11-14所示。
图11-13 成组试验法示意图
图11-14 成组试验法的检定方法
当对数疲劳寿命服从正态分布时,成组试验法的中值对数疲劳寿命x就是对数寿命的平均值,按式(11-5)计算。即
式中 Ni——每组试验中第i个试样的疲劳寿命;
N——每组试验的试样数量;
N50——具有50%存活率的疲劳寿命。
对数疲劳寿命标准偏差S按式(11-6)计算。即
变异系数CV按式(11-7)计算。即
例如,在某一应力水平下完成一组满足置信度γ=95%的疲劳试验。
首先在规定的应力水平下重复三根试样的疲劳试验,然后计算三根试样的试验结果
是否满足置信度要求,如果计算结果不满足置信度γ=95%的要求,则继续在该应力水平下进行试验,每获得一根试样的结果就进行一次检验计算,直至满足置信度要求。试验数据及计算结果见表11-1。最少的试验试样个数通过计算变异系数CV,由查表(见本书附录J)获得。
表11-1 试验数据及计算结果