應(yīng)力疲勞SN曲線.ppt

按照作用循環(huán)應(yīng)力的大小 疲勞可分成為應(yīng)力疲勞 StressFatigue 和應(yīng)變疲勞 StrainFatigue 載荷譜特征描述 StressRange MeanStress StressRatio Whataretheimportantparameterstocharacterizeagivencyclicloadinghistory Stressamplitude 特例 載荷譜特征描述 恒幅循環(huán)載 R 1 Sa Smax S S N曲線 是材料的基本疲勞性能曲線 壽命N定義為到破壞的循環(huán)次數(shù) S N曲線的一般形狀及若干特性值 壽命為N循環(huán)的疲勞強(qiáng)度 疲勞極限 Sf R 1 或S 1 基本S N曲線 R 1 S N曲線的一般形狀及若干特性值 基本S N曲線 R 1 冪函數(shù) Sm N C LgS A BLgN A LgC m 雙對(duì)數(shù) lgS lgN 指數(shù)式 ems N C S A BLgN A LgC mLge 單對(duì)數(shù) S lgN 三參數(shù)式 S Sf m N C B 1 m B 1 mLge lgS lgN S N曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式 基本S N曲線 R 1 張亞軍 S N疲勞曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式處理方法探討 理化檢驗(yàn) 物理分冊(cè) 2007年43卷11期 563 565 S C Nn 討論應(yīng)力比R的影響 實(shí)際上是討論平均應(yīng)力Sm的影響 R 1 對(duì)稱循環(huán)時(shí)的S N曲線 是基本S N曲線 R 1 平均應(yīng)力的影響 R 1 證明上式 R 1 R 1 R 1 基本S N曲線 在實(shí)踐中 用噴丸 冷擠壓和預(yù)應(yīng)變等方法 在高應(yīng)力細(xì)節(jié)處引入壓縮殘余壓應(yīng)力 是提高疲勞壽命的有效措施 平均應(yīng)力的影響 R 1 R 1 Sa 0 1 R Sm 1 R Sa R 1 Sm 0 Sa可調(diào)整 靜載荷 平均應(yīng)力的影響 R 1 平均應(yīng)力的影響 R 1 根據(jù)三角形相似 Goodman公式 GoodmanformulapresenttherelationshipbetweentheR 1withR 1 1 1 Goodmanlinear Gerberparabolic Marinquadratic elliptic Bagci Kececioglu ChesterandDodge 平均應(yīng)力的影響 R 1 解答 步驟1 平均應(yīng)力的影響 R 1 構(gòu)件受拉壓循環(huán)應(yīng)力作用 已知Smax 800MPa Smin 80MPa 材料的極限強(qiáng)度為Su 1200MPa 基本S N曲線可用冪函數(shù)式Sm N C表達(dá) 其中C 1 536 1025 m 7 314 試估算其疲勞壽命 例題 注意 S N曲線主要針對(duì)R 1得到的 對(duì)于應(yīng)力比不等于1的應(yīng)力循環(huán) 當(dāng)我們計(jì)算其疲勞壽命時(shí) 需要采用Goodman公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換 步驟2 Goodmanlinearequation 平均應(yīng)力的影響 R 1 步驟3 次 Example A4340steelbarissubjectedtoafluctuatingaxialloadthatvariesfromamaximumof330kNtensiontoaminimumof110kNcompressionthemechanicalpropertiesofthesteelare Determinethebardiametertogiveinfinitefatiguelifebasedonasafetyfactorof2 5 Cylindricalcrosssectionofthebar A thevariationofstresswillbe 試估算其疲勞壽命 平均應(yīng)力的影響 R 1 平均應(yīng)力的影響 R 1 一般而言 構(gòu)件在應(yīng)力水平Si下作用ni次循環(huán)下的損傷為 其中 ni是在Si作用下的循環(huán)次數(shù) 由載荷譜給出 Ni是在Si作用下的循環(huán)到破壞的壽命 由S N曲線確定 Miner線性累計(jì)損傷理論 若在k個(gè)應(yīng)力水平Si作用下 各經(jīng)受ni次循環(huán) 則可定義其總損傷為 破壞準(zhǔn)則為 這就是最簡(jiǎn)單 最著名 使用最廣的Miner線性累積損傷理論 Miner累計(jì)損傷 是與載荷Si的作用先后次序無(wú)關(guān)的 1 已知設(shè)計(jì)壽命期間的應(yīng)力譜型 確定應(yīng)力水平 2 已知一典型周期內(nèi)的應(yīng)力塊譜 估算使用壽命 對(duì)于承受變幅疲勞載荷的構(gòu)件 應(yīng)用Miner累積損傷理論 可解決下述二類問題 即 Miner線性累計(jì)損傷理論 P n Miner線性累計(jì)損傷理論 Miner線性累計(jì)損傷理論 S 0 8S 0 6S 0 4S 2 5 104 S2 2 5 104 0 64S2 2 5 104 0 36S2 2 5 104 0 16S2 S2 2 5 104 0 05 S2 2 5 104 0 1 0 64 S2 2 5 104 0 5 0 36 S2 2 5 104 5 0 0 16 S2 2 5 104 0 05 0 1 0 64 0 5 0 36 5 0 0 16 1 0 S 151 MPa Miner線性累計(jì)損傷理論 2 已知一典型周期內(nèi)的應(yīng)力塊譜 估算使用壽命 Miner線性累計(jì)損傷理論 a 列表計(jì)算典型應(yīng)力