章交變應(yīng)力與疲勞失效演示文稿

章交變應(yīng)力與疲勞失效演示文稿第一頁，共二十一頁。（優(yōu)選）章交變應(yīng)力與疲勞失效第二頁，共二十一頁。交變應(yīng)力：隨時(shí)間周期性變化的應(yīng)力?！?1-1交變應(yīng)力與疲勞失效第三頁，共二十一頁。齒輪傳動(dòng)：齒輪嚙合點(diǎn)處的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化，這

種應(yīng)力就是交變應(yīng)力。折鐵絲PP第四頁，共二十一頁。應(yīng)力循環(huán)：交變應(yīng)力每重復(fù)變化一次的過程。

疲勞強(qiáng)度：抵抗疲勞破壞的能力。疲勞破壞：構(gòu)件在交變應(yīng)力的作用下發(fā)生的破壞。1．最大工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料強(qiáng)度極限，甚至小于屈服極限；破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)大約在105~107疲勞破壞的主要特點(diǎn)：2．無論塑性材料還是脆性材料都發(fā)生脆性斷裂；3．?dāng)嗫诰哂忻黠@的特征。交變應(yīng)力長期作用下由于裂紋萌生、擴(kuò)展而導(dǎo)致的脆性斷裂。粗糙區(qū)裂紋源光滑區(qū)高周疲勞第五頁，共二十一頁。二、疲勞破壞的發(fā)展過程:1.亞結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而永久損傷形核。2.產(chǎn)生微觀裂紋。3.微觀裂紋長大并合并，形成“主導(dǎo)”裂紋。4.宏觀主導(dǎo)裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展。5.結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或完全斷裂。材料在交變應(yīng)力下的破壞，習(xí)慣上稱為疲勞破壞。第六頁，共二十一頁。三、疲勞破壞的特點(diǎn):2.斷裂發(fā)生要經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)3.破壞均呈脆斷4.“斷口”分區(qū)明顯。

（光滑區(qū)和粗糙區(qū)）第七頁，共二十一頁。第八頁，共二十一頁。第九頁，共二十一頁?！?1–2交變應(yīng)力的幾個(gè)名詞術(shù)語一、循環(huán)特征：三、應(yīng)力幅：二、平均應(yīng)力：smsminsmaxsaTts第十頁，共二十一頁。smt四、幾種特殊的交變應(yīng)力：1.對(duì)稱循環(huán)：sminsmaxsaTs第十一頁，共二十一頁。ts2.脈動(dòng)循環(huán)：3.靜循環(huán)：五、穩(wěn)定交變應(yīng)力：循環(huán)特征及周期不變。sminsmaxsatssmsmsminsmax第十二頁，共二十一頁。材料的持久極限與靜載荷下強(qiáng)度極限的關(guān)系一般鋼及常用合金鋼：鑄鋼，可鍛鑄鐵及銅合金

同一種材料在不同應(yīng)力循環(huán)下的持久極限，對(duì)稱循環(huán)的持久極限最小。第十三頁，共二十一頁。例1發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭螺釘工作時(shí)最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN，螺紋內(nèi)徑為d=11.5mm，試求a

、m

和r。解：第十四頁，共二十一頁。§11–3材料持久限及其測(cè)定一、材料持久限(疲勞極限)：

循環(huán)應(yīng)力只要不超過某個(gè)“最大限度”,構(gòu)件就可以經(jīng)歷無數(shù)次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，這個(gè)限度值稱為“疲勞極限”，用r

表示。二、—N

曲線（應(yīng)力—壽命曲線）：N0—循環(huán)基數(shù)。r—材料持久限。A—名義持久限。N(次數(shù))sNAsAsrN0第十五頁，共二十一頁?！?1–4構(gòu)件持久限及其計(jì)算一、構(gòu)件持久限—r

0r0與r

的關(guān)系：1.K

—有效應(yīng)力集中系數(shù)：2.

—尺寸系數(shù)：第十六頁，共二十一頁。3.

—表面質(zhì)量系數(shù)：如果循環(huán)應(yīng)力為剪應(yīng)力，將上述公式中的正應(yīng)力換為剪應(yīng)力即可。對(duì)稱循環(huán)下，r=-1。上述各系數(shù)均可查表而得。第十七頁，共二十一頁。例2階梯軸如圖，材料為鉻鎳合金鋼，b=920MPa，–1=420MPa，–1=250MPa，分別求出彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)。解：1.彎曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)由圖表查有效應(yīng)力集中系數(shù)由表查尺寸系數(shù)f50f40r=5第十八頁，共二十一頁。2.扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)由圖表查有效應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)用直線插值法由表查尺寸系數(shù)第十九頁，共二十一頁。§11–5

對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、對(duì)稱循環(huán)的疲勞容許應(yīng)力:二、對(duì)稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度條件:第二十頁，共二十一頁。例3旋轉(zhuǎn)碳鋼軸上，作用一不變的力偶M=0.8kN·m，軸表面經(jīng)過精車，b=600MPa，–1=250MPa，