早在19世纪中叶,随着蒸汽机的发明和铁路建设的发展,研究人员发现机车车轮结构在远小于其静强度极限载荷时发生交变应力破坏现象,由此提出并发展了不同于结构静强度破坏的结构疲劳破坏问题。由于工业、交通和国防技术的发展,结构疲劳失效问题遍布航空、航天、交通、建筑、化工等诸多领域,促使抗疲劳设计得到深入的发展和广泛的应用。
振动环境下疲劳问题研究中的振动即是机械或结构系统在其平衡位置附近的往复运动,是物质运动的普遍形式之一,而疲劳即是无明显的塑形变形,结构突然出现断裂。在振动环境下,我们很容易发现当交变载荷的频率与结构的某一阶固有频率一致或比较接近时,结构将发生共振,这时一定的激励会产生更大的响应,使结构更加易于产生破坏。这说明结构的疲劳失效与其振动响应密切相关。在工程实际中,结构受到外部激励总会产生不同的振动响应,因此绝大部分结构的疲劳失效都与振动有关,都可以归结为振疲劳问题。振动疲劳的研究是科学技术发展的必然要求,同时也是结构疲劳失效理论与结构动力学理论相结合的必然结果。
大型复杂运载装备中的高速铁路发展正蓬勃向前,运行速度不断提高的同时带来的是更加显著的振动问题,结构抗疲劳设计越来越受到重视。针对大型运载工具结构的服役环境呈现动态、高频交变和多场多轴载荷特性,加上结构轻量化和长寿命的设计,对大型承受动态载荷的结构可靠性提出了新的挑战和问题。结合传统的疲劳理论,发展新的振动环境下结构疲劳可靠性设计方法,对保障结构的安全和长寿命具有重要的科学和应用价值。本期选用“振动环境下疲劳问题研究”作为专题,重点报道我国在运载工具领域的相关研究成果,为我国从事振动疲劳研究的相关研究人员提供一个相互交流的平台。
感谢国内同行们的积极响应和大力支持,在此向各位同行表示诚挚的谢意。