第十七章疲勞與斷裂簡介

1、1217171 1 概述概述 疲勞破壞的概念疲勞破壞的概念172 交變應(yīng)力的基本參量、疲勞極限交變應(yīng)力的基本參量、疲勞極限173 影響疲勞極限的主要因素影響疲勞極限的主要因素小結(jié)小結(jié)第十七章第十七章 疲勞與斷裂疲勞與斷裂3一、交變應(yīng)力的概念：一、交變應(yīng)力的概念：隨時(shí)間發(fā)生交替變化的應(yīng)力交變應(yīng)力（重復(fù)應(yīng)力）。例火車的輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿工作時(shí)；工作時(shí)。ABFFmmA1234A點(diǎn)：1234。00maxmaxct第十七章第十七章 疲勞與斷裂疲勞與斷裂17171 1 概述概述 疲勞破壞的概念疲勞破壞的概念4二、疲勞破壞的概念：二、疲勞破壞的概念：不論脆性材料還是塑性材料長期在交變應(yīng)力下工作，即使在最大的工

2、作應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的極限應(yīng)力，也會發(fā)生突然的斷裂，且破壞時(shí)即使是塑性材料也和脆性材料一樣，再破壞之前沒有明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象成為疲勞破壞。三、疲勞的主要特征：三、疲勞的主要特征：1、構(gòu)件內(nèi)的最大工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的極限應(yīng)力（強(qiáng)度極限或 屈服極限）；2、即使是塑性較好的鋼材也會在沒有明顯塑性變形的情況下發(fā) 生突然的斷裂；3、疲勞破壞的斷口表面呈現(xiàn)兩個(gè)截然不同的區(qū)域，其一為光滑 區(qū)，另一個(gè)為晶粒狀的粗糙區(qū)。5四、疲勞破壞的實(shí)質(zhì)：四、疲勞破壞的實(shí)質(zhì)：構(gòu)件在交變應(yīng)力的作用下，由疲勞裂紋源的形成、疲勞裂紋的擴(kuò)展以及最后的脆斷的全部過程。五、疲勞破壞的三個(gè)階段：五、疲勞破壞的三個(gè)階段：1、疲勞裂紋源的形

3、成；2、疲勞裂紋的擴(kuò)展過程；3、脆性斷裂。6tomaxminma一個(gè)應(yīng)力循環(huán)一個(gè)應(yīng)力循環(huán)一、交變應(yīng)力的基本參量：一、交變應(yīng)力的基本參量：1、應(yīng)力循環(huán)、應(yīng)力循環(huán)：應(yīng)力每重復(fù)變化一次，稱為一個(gè)應(yīng)力循環(huán)。2、循環(huán)次數(shù)、循環(huán)次數(shù)：應(yīng)力重復(fù)變化的次數(shù)。3、循環(huán)特征、循環(huán)特征：)(;maxminmaxminrr172 交變應(yīng)力的基本參量、疲勞極限交變應(yīng)力的基本參量、疲勞極限74、平均應(yīng)力、平均應(yīng)力：)2(;2minmaxminmaxmm5、應(yīng)力幅度、應(yīng)力幅度：)2(;2minmaxminmaxaa應(yīng)力變程（應(yīng)力幅）：)(;minmaxminmax3、循環(huán)特征、循環(huán)特征：)(;maxminmaxminrr（

4、1）、r=-1，對稱循環(huán)； r-1，非對稱循環(huán)；（2）、 r=0，脈動(dòng)循環(huán)；（3）、 r=1，靜荷載作用下的應(yīng)力；（4）、max、min 數(shù)值始終保持不變，稱為穩(wěn)定的交變應(yīng)力。8二、疲勞極限（持久極限、耐勞極限）：二、疲勞極限（持久極限、耐勞極限）：1、材料的疲勞壽命、材料的疲勞壽命：材料疲勞破壞時(shí)所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。2、材料的疲勞極限、材料的疲勞極限：材料經(jīng)歷無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞 破壞，相應(yīng)的最大應(yīng)力值。用“r”表示。材料的疲勞極限除與材料本身的材質(zhì)有關(guān)外，還與變形形式、循環(huán)特征和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。它與強(qiáng)度極限的意義相同。三、構(gòu)件的疲勞極限：三、構(gòu)件的疲勞極限：構(gòu)件的疲勞極限在材料的

5、疲勞極限的基礎(chǔ)上，再考慮 其它因素的影響。9四、影響構(gòu)件疲勞極限的因素：四、影響構(gòu)件疲勞極限的因素：1、構(gòu)件外型的影響（應(yīng)力集中）“有效應(yīng)力集中系數(shù)”1krdrkrdrkk)()(;)()(無應(yīng)力集中時(shí)的疲勞極限有應(yīng)力集中時(shí)的疲勞極限2、構(gòu)件尺寸的影響“尺寸影響系數(shù)”1rdrrdr)(;)(大尺寸光滑試件的疲勞極限小尺寸光滑試件的疲勞極限3、構(gòu)件表面質(zhì)量的影響“表面狀態(tài)系數(shù)”drrdrr)()(;)()(在各種加工下試件的疲勞極限試件表面磨光加工的疲勞極限10rrrrkk00;構(gòu)件的疲勞極限材料的疲勞極限五、疲勞的強(qiáng)度計(jì)算：五、疲勞的強(qiáng)度計(jì)算：nrr0max)( ;);( ;00kKKkKKr

6、rrr11一、交變應(yīng)力的基本參量：一、交變應(yīng)力的基本參量：1、循環(huán)特征、循環(huán)特征：)(;maxminmaxminrr2、平均應(yīng)力、平均應(yīng)力：)2(;2minmaxminmaxmm3、應(yīng)力幅度、應(yīng)力幅度：)2(;2minmaxminmaxmm二二 、交變應(yīng)力的概念：、交變應(yīng)力的概念：隨時(shí)間發(fā)生交替變化的應(yīng)力交變應(yīng)力（重復(fù)應(yīng)力）。本章小結(jié)本章小結(jié)12三、疲勞破壞的概念：三、疲勞破壞的概念：不論脆性材料還是塑性材料長期在交變應(yīng)力下工作，即使在最大的工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的極限應(yīng)力，也會發(fā)生突然的斷裂，且破壞時(shí)即使是塑性材料也和脆性材料一樣，再破壞之前沒有明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象成為疲勞破壞。四、疲勞的主

7、要特征：四、疲勞的主要特征：1、構(gòu)件內(nèi)的最大工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的極限應(yīng)力（強(qiáng)度極限或 屈服極限）；2、即使是塑性較好的鋼材也會在沒有明顯塑性變形的情況下發(fā) 生突然的斷裂；3、疲勞破壞的斷口表面呈現(xiàn)兩個(gè)截然不同的區(qū)域，其一為光滑 區(qū)，另一個(gè)為晶粒狀的粗糙區(qū)。13五、疲勞破壞的實(shí)質(zhì)：五、疲勞破壞的實(shí)質(zhì)：構(gòu)件在交變應(yīng)力的作用下，由疲勞裂紋源的形成、疲勞裂紋的擴(kuò)展以及最后的脆斷的全部過程。六、疲勞破壞的三個(gè)階段：六、疲勞破壞的三個(gè)階段：1、疲勞裂紋源的形成；2、疲勞裂紋的擴(kuò)展過程；3、脆性斷裂。七、疲勞極限（持久極限、耐勞極限）：七、疲勞極限（持久極限、耐勞極限）：1、材料的疲勞壽命、材料的疲勞壽命：材料疲勞破壞時(shí)所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。2、材料的疲勞極限、材料的疲勞極限：材料經(jīng)歷無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞 破壞，相應(yīng)的最大應(yīng)力值。用“r”表示。材料的疲勞極限除與材料本身的材質(zhì)有關(guān)外，還與變形形式、循環(huán)特征和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。它與強(qiáng)度極限的意義相同。14八、構(gòu)件的疲勞極限：八、構(gòu)件的疲勞極限：構(gòu)件的疲勞極限在材料的疲勞極限的基礎(chǔ)上，再考慮 其它因素的影響。1、構(gòu)件外型的影響（應(yīng)力集