交變應(yīng)力ppt課件

1、第十五章 交變應(yīng)力151 交變應(yīng)力與疲勞失效152 交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力153 耐久極限154 影響耐久極限的要素155 對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算156 耐久極限曲線157 不對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算158 提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施15.1交變應(yīng)力與疲勞失效一、交變應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力)()(Ttt二、疲勞失效失效時(shí)應(yīng)力很小。遠(yuǎn)小于b，甚至小于s塑性資料呈現(xiàn)脆性斷裂。特征微觀裂紋的構(gòu)成裂紋的擴(kuò)展斷裂斷口有兩個(gè)明顯區(qū)域：光滑區(qū)和粗糙區(qū)緣由:應(yīng)力集中危險(xiǎn)性:沒(méi)有預(yù)兆，忽然斷裂。15.2交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力一、定義交變應(yīng)力的循環(huán)特征maxmin r平均應(yīng)

2、力)(minmax 21m應(yīng)力幅)(21minmaxa交變應(yīng)力可以是或二、分類：r=-1 對(duì)稱循環(huán)r=0 脈動(dòng)循環(huán)r=1 靜應(yīng)力其他:不對(duì)稱循環(huán)例： 機(jī)車車軸及其受力情況如下圖。假設(shè)載荷P=40kN，試求在軸中段截面邊緣上任一點(diǎn)的最大應(yīng)力、最小應(yīng)力及循環(huán)特征，并作出t曲線。分析：這是一個(gè)什么受力情況？按危險(xiǎn)截面邊境上任一點(diǎn)應(yīng)力分析。PP解： 作車軸的彎矩圖。故恣意點(diǎn)A的應(yīng)力為)sin2(tdIMIyMMPadMIdM15.34)14. 0(92003232233minmax1maxminr恣意點(diǎn)A的t曲線如圖例：知應(yīng)力循環(huán)a和r,證明: ra12max證明: maxminr)(21minmax

3、ara12max例：柴油機(jī)活塞桿的直徑d=60mm,當(dāng)氣缸發(fā)火時(shí),活塞桿受軸向壓力520kN,吸氣時(shí),受軸向拉力120kN,求桿的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅。MPa5 .4206. 0411012023maxMPa18406. 0411052023minMPam8 .7021845 .422minmaxMPaa3 .11321845 .422minmax解:15.3 耐久極限一、定義：資料的耐久極限試樣可以閱歷無(wú)限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞的最大應(yīng)力稱為資料的疲勞極限耐久極限用r表示二實(shí)驗(yàn)方法：1試件:等圓截面、小尺寸、外表磨光的規(guī)范試件多根2設(shè)備：彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)由實(shí)驗(yàn):(3)不同資料,耐久極限不一樣。同一資料

4、，在不同r下耐久極限不同。(1)-1最低試件應(yīng)力max，循環(huán)次數(shù)N。max稱為耐久極限應(yīng)力壽命曲線S-NN=107max即“條件耐久極限15.4影響耐久極限的要素1構(gòu)件外形的影響kk)(11 -1光滑試樣 (-1)k有應(yīng)力集中試樣有效應(yīng)力集中系數(shù)解釋：構(gòu)件上有槽、孔、缺口、軸肩等，將引起應(yīng)力集中。在應(yīng)力集中的部分區(qū)域更易構(gòu)成疲勞裂紋，使構(gòu)件的耐久極限顯著降低。 有效應(yīng)力集中系數(shù)與實(shí)際應(yīng)力集中系數(shù)區(qū)別：能否思索資料的機(jī)械性質(zhì)bk1可見(jiàn)：r大，k 資料不同，k不同。b，k2構(gòu)件尺寸的影響1d1 )(-1)d光滑大試樣 -1光滑小試樣1 。 尺寸、解釋:大試樣中處于高應(yīng)力形狀的晶粒比小試樣的多,構(gòu)成

5、疲勞裂紋的時(shí)機(jī)多。尺寸系數(shù)尺寸系數(shù)1 。 尺寸、3構(gòu)件外表質(zhì)量的影響11)(普通：冷加工1解釋:外表加工的刀痕、擦傷等將引起應(yīng)力集中，降低耐久極限。1綜合上述三種要素：構(gòu)件的耐久極限為：101 101k 例：影響構(gòu)件耐久極限的主要要素由構(gòu)件外形、尺寸和表面質(zhì)量，其影響系數(shù)為有效應(yīng)力集中系數(shù)K,尺寸系數(shù)，外表質(zhì)量系數(shù)，他們的值域有四種答案，正確的為 (A)K1,1,1 (B) K1,1 (C) K1,1,1,1,1 或n非對(duì)稱循環(huán)下：r、S-N曲線？一、實(shí)驗(yàn)：一切耐久極限中，r=-1最小二、耐久極限曲線不能做無(wú)數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)1ma坐標(biāo)系的物理含義rrtgma11)(21)(21minmaxminmax

6、可見(jiàn)：在同一射線上：r 一樣當(dāng)max0時(shí)，疲勞強(qiáng)度和靜強(qiáng)度度要分析當(dāng)r0時(shí),只疲勞強(qiáng)度ssnnmax例例: 圓桿上有一個(gè)沿直徑的貫穿圓孔，不對(duì)稱交變彎矩為圓桿上有一個(gè)沿直徑的貫穿圓孔，不對(duì)稱交變彎矩為Mmax=5Mmin=512N.m。資料為合金鋼，。資料為合金鋼，b=950MPa，s=540MPa，-1=430MPa，=0.2。試校核此桿的強(qiáng)度。試校核此桿的強(qiáng)度。解：1計(jì)算圓桿任務(wù)應(yīng)力。33328. 643232cmdWMPa5 .81Pa105 .811028. 651266WMmaxmaxMPa3 .1651maxmin2 . 051maxminrMPa9 .4823 .165 .812minmaxmMPa6 .322minmaxa2確定系數(shù)k、。05. 04020ddMPa950b18. 2k77. 01查表：3疲勞強(qiáng)度校核。計(jì)算任務(wù)平安系數(shù)21. 49 .482 . 06 .32177. 018. 24301makn規(guī)定的平安系數(shù)為n=2。nn，所以疲勞強(qiáng)度是足夠的。21. 49 .482 . 06 .32177. 018. 24301makn4靜強(qiáng)度校核。nnmaxs62. 65 .81540 所以靜強(qiáng)度條件也是滿足的。15.8 提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施設(shè)計(jì)構(gòu)件外形時(shí)，防止方形或帶有尖