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。
