通过升降法测试得到的疲劳极限概率性的测量值
摘要
在工程商，疲劳极限通常被理解为作为一个预期给定疲劳寿命的疲劳强度，相对于定义疲劳可靠性来说，一个给定的寿命是基本的条件。可以利用的方法也就是CA、DMA和ZKA，并通过对支持他们理论框架研究得出的测试数据的影响作用进行评估和讨论。它们已经被证实并不完全符合最初的条件。一个新的方法，最大相似法（MLA），被发展为从一个小的取样升降测试法中决定有关疲劳极限数据的概率测量，为结束变动的疲劳测试，SSODM有一个自我封闭的条件，这种自我封闭的条件构成一个配对的理论，能够成功识别疲劳极限范围。为了测量疲劳极限，MLA用了最大相似估计法，一个有关配对失败与幸存的样本的S-N曲线被给定疲劳寿命，连同压力振幅得到数据。与中国LZ50车轴钢轨道和B级铸钢转向架测试数据影响分析相对比，表明了由于ZKA不规则分散的测量值可能不适合测量概率极限。MLA、CA和DMA在较小的相对误差上有接近的估计，MLA更严格地符合基本的条件。
1、 介绍
无限寿命设计认为通过操作在一个元件上的工作负荷应力应小于疲劳极限，一个安全系数，低于该系数元件将无法忍受疲劳而失效。
事实上，在现实中几乎不存在极限。相对于铁合金，在恒定的负载和室温条件下可能是真实的，通过在疲劳S-N曲线上的一个“拐点”会在高温条件、可变的振幅载荷、周期的过载、表面的凹点和划痕以及腐蚀性的环境等情况下消失。从短的疲劳破裂行为来看，它们可以在物理上存在于非常低的负载下关于物质微观结构障碍的一个分级方式。
在实践中，疲劳极限实际被理解为作为一个被给定疲劳寿命的疲劳强度。从实用性和承担性来讲，这个寿命一般被认为对于光机械组件式107周期，对于焊接结构是2X1000000周期。
对于一个给定寿命的疲劳极限的概率测量来讲，升降法是最常用的方法，它可以在各种标准中被读取，如国际标准化组织，英国和日本。通过假设极限遵循标准或威布尔分布，DMA和ZKA各自应用公式去测量，Lin-Lee-Lu提供一个计算机模拟去重新构造有关极限数据参数的UDM测试数据，概率测量也用DMA和ZKA组成，有价值去记录的是，UDM并没有仅局限于物理性的疲劳极限。UDM的目的并不是寻找S-N曲线的“拐点”，而是对预期寿命的加强。
在中国通过一位姓高的研究人士的一个所谓的小样本升降法被广泛应用。UDM特殊的一点是，疲劳测试是通过一个自我封闭的条件来构造配对的失败和生存样本结束的、总共实验了13-19个样本。极限测试数据是通过一个所谓的常规方法（CA）来获得的。CA采用配对样本应力振幅的平均值作为疲劳极限数据，概率测量采用正态分布来进行。
起劲为止，确认有效的方法包括CA、DMA和ZKA，都没有被充分研究，围绕着疲劳极限的预期寿命，材料的疲劳可靠性是在从高周期的阶段转变为超长的寿命。S-N曲线慢慢变得平缓，疲劳极限一个小的错误可能会导致疲劳寿命很大的不同。因此，更多准确的、实事求是的测量值是必需的。
现在的工作由中国轨道LZ50轴钢的疲劳测试开介绍SSUDM，检查被提到方法的验证，建议一个适合的方法去确定概率性测量疲劳极限的数据。
2、 疲劳测试方法SSUD
试验的开始和操作的方法，对于SSUDM和UDM是一样的，不同的是SSUDM拥有一个自我封闭状态的结束测试。如图1所示，对于中国铁路LZ50轴钢，有以下要素：
1) 选择一个开始测试的压力幅值（285MPa）以及一个适当的压力幅值增量Ds（10MPa）。
2) 如果第一个样本在疲劳极限预期寿命107周期之前失败，下一个样本应该在通过降低DS实在一个更低的压力幅值水平下测试。否则，如果样本在寿命范围内没有失败，则通过增加一个Ds使新的测试在更高的压力幅值水平下测试。因此，每一个样本测试是依赖于先前的测试结果，测试以这种方式依次继续，通过增加或者减少一个Ds来得到应力幅值。
3) 建议通过一个自闭式条件来结束测试，在编号为n（＃15）样本被执行之后，如果继续测试下一个压力值，将会和第一个有效的样本（＃2）相同。样本n可以被用来当作自我封闭链的终点。配对失败和幸存的样本被构造。在图1中，样本7、9和13也适用于结束测试，但是最好的方法是至少进行6-8对样本测试。
通过逐一测试的结果，可以得到一个变动的图像，如图1所示，测试数据在表1中。
3、 存在的方法
3.1 CA
使用Sf和Ss分别代表测试配对失败和成功样本的压力幅，CA采用配对压力幅的平均值作为疲劳极限已知数Sa
（1）
从七对样本中可以获得7个疲劳极限数据Sai，I﹦1,2,3...7；如表2.
表1从SSUDM得出的中国铁路LZ50轴钢的测试数据
通过升降法测试得到的疲劳极限概率性的测量值1
