快冷材料热疲劳

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😴 Thermal Fatigue Life (Coffin-Manson)

From cooling rate, temperature swing amplitude and material constants, computes thermal fatigue life using the Coffin-Manson relation.

📐 计算公式
Coffin–Manson：Δε_p ∝ (2N_f)^c（本工具用等效 ΔT 简化替代）
依据 Coffin–Manson 关系（以塑性应变幅值为自变量），本工具用等效温度幅值 ΔT 作简化替代，快速比较不同快冷方案的热疲劳寿命，仅供相对比较。
💡 Nf = C × (ΔT × k_cr)^β；k_cr 为冷却速率影响系数，快冷加剧热应变导致寿命缩短
⚠️ 注意事项
  • 热疲劳主要由温度梯度引起的热应变循环导致
  • 冷却速率越快，表面与芯部温差越大，热应力越高
  • Coffin-Manson 公式适用于低周疲劳（Nf < 10⁵）
  • 本工具纯前端运行，数据不会上传到服务器

🕘 最近计算

暂无计算记录

📚 深度解析：快冷材料热疲劳计算（Coffin-Manson 简化式）

💡 常见使用场景

方法
算法：冷却速率系数 kCr = 1+0.3×log10(冷却速率+1)；等效温度幅值 ΔTeq = ΔT×kCr；热应变幅值 = 线膨胀系数×ΔTeq；热疲劳寿命 Nf = C×ΔTeq^β（β<0）；热应力 ≈ 线膨胀系数×ΔT×弹性模量（MPa）；安全裕度 = Nf/1e5；Nf<1000 极短、<1e4 较短、<1e5 适中、否则良好。材料库：碳钢 α=12×10⁻⁶/℃、E=206GPa；合金钢 13/210；铝合金 23/70；铸铁 10/120。
算例
例：碳钢、冷却速率 10℃/s、ΔT=300℃、β=−0.6 → kCr 1.3124、ΔTeq 393.73℃、热应变幅值 4.725×10⁻³、热应力 741.6MPa。取标定系数 C=100000 时 Nf=2772.58 循环、安全裕度 0.0277，评估「热疲劳寿命较短，注意监控裂纹」。注意 C 必须由材料试验标定：若直接用默认 C=0.8，Nf 仅 0.02 循环，明显不合理。

❓ 常见问题（FAQ）

C 与 β 怎么取？
β 通常在 −0.5~−0.7，金属材料常取 −0.6；C 是与材料、温度区间相关的标定常数，必须由热疲劳试验数据回归得到，不能沿用默认值，否则寿命绝对值会差几个数量级。
为什么用温度幅值而不是塑性应变幅值？
标准 Coffin-Manson 以塑性应变幅值为自变量；本工具用等效温度幅值作简化替代，便于快速比较不同冷却方案，但绝对值必须在标定 C 之后才可靠。

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📝工具简介

快冷材料热疲劳寿命计算器基于 Coffin-Manson 低周疲劳公式，结合冷却速率影响系数和材料线膨胀系数，计算快冷工况下材料的热疲劳寿命，为热处理工艺和快速冷却设备设计提供寿命参考。

✨功能特点

🎯使用场景