材料力學(xué)課件：交變應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度-

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交變應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度

目錄2§14.１概述交變應(yīng)力：構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力隨時間作周期性變化，這

種應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。折鐵絲PP3一、循環(huán)特征：三、應(yīng)力幅：二、平均應(yīng)力：smsminsmaxsaTtso4smt四、幾種特殊的交變應(yīng)力：1.對稱循環(huán)：sminsmaxsaTso5ts2.脈動循環(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。sminsmaxsatssmsmsminsmaxoo6例1發(fā)動機(jī)連桿大頭螺釘工作時最大拉力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：7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?！?4.2金屬疲勞破壞的概念8

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)）。9§14.3材料S-N曲線和疲勞極限一、材料持久限(疲勞極限)：

循環(huán)應(yīng)力中的最大只要不超過某個“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。sN(循環(huán)次數(shù))NAsAsrN0o10§14.4

影響構(gòu)件疲勞極限的主要因素

構(gòu)件持久限—

r

0

r0與

r

的關(guān)系：1.K

—有效應(yīng)力集中系數(shù)：2.

—尺寸系數(shù)：113.

—表面質(zhì)量系數(shù)：

如果循環(huán)應(yīng)力為切應(yīng)力，將上述公式中的正應(yīng)力換為切應(yīng)力即可。

對稱循環(huán)下，r=-1。上述各系數(shù)均可查表而得。交變應(yīng)力12

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)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)。解：1.彎曲時的有效應(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=5132.扭轉(zhuǎn)時的有效應(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)14§14.5

對稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計算一、對稱循環(huán)的疲勞許用應(yīng)力:二、對稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度條件:15

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，規(guī)定n=1.9，試校核軸的強(qiáng)度。解：①確定危險點(diǎn)應(yīng)力及循環(huán)特征為對稱循環(huán)f70f50r=7.5MM16③