今天唠一下！关于IV储氢气瓶（考虑的是金属boss）及金属气瓶疲劳计算
基本原理气瓶在循环载荷作用下，材料会产生疲劳损伤，当损伤累积到一定程度时，结构或部件就会发生疲劳破坏。疲劳计算的核心在于估算这种损伤的累积过程。计算步骤1.确定载荷谱：统计结构或部件在实际使用中所承受的各种载荷的大小、频率和循环次数等信息，编制成载荷谱。2.材料疲劳特性参数测定：通过试验得到材料的S-N曲线（应力-寿命曲线）和疲劳极限等参数，它们反映材料在不同应力水平下的疲劳性能。3.应力分析：采用有限元分析等方法，计算结构或部件在不同载荷工况下的应力分布，确定危险部位。4.损伤累积计算：常用的方法如线性疲劳累积损伤理论（Miner准则），该准则认为在不同应力水平下的疲劳损伤可以线性叠加。5.疲劳寿命估算：根据损伤累积计算结果，结合材料的疲劳特性参数，估算结构或部件的疲劳寿命。其实主要是采用Miner准则Miner准则假设各级应力按线性关系独立地造成损伤，总损伤是各级应力损伤之和。公式为：其中，D是损伤累积度，ni是第i级应力水平下的实际循环次数，Ni是第i级应力水平下材料达到破坏的循环次数（疲劳寿命），k是应力水平的级数。当D=1时，认为构件达到疲劳寿命。我们假设气瓶在一个工作循环中，承受两种不同的应力水平。在最大负荷工况下，应力=300MPa，循环次数n1=5000次；在正常负荷工况下，应力=200MPa，循环次数n2=20000次。通过材料试验得到该连杆材料的S-N曲线方程为（需要试验测试得出）3.计算剩余疲劳寿命假设该气瓶零部件每个工作循环的损伤累积量保持D=0.0072不变，那么理论上达到疲劳破坏（D=1）时的工作循环次数N为：所以，该气瓶部件理论上大约还能经历139个工作循环。对于气瓶常用的铝合金6061，铝合金6061在不同应力幅下的疲劳次数大致情况：高应力幅当应力幅在150MPa左右时，其疲劳寿命一般在10^4到10^5次左右。中等应力幅应力幅在100MPa到120MPa之间时，疲劳寿命大致在10^5到10^6次。低应力幅当应力幅降低到80MPa以下时，疲劳寿命会显著增加，可超过10^6次，甚至在一些情况下能达到10^7次以上。来源：气瓶设计的小工程师
