第十四章超靜定結(jié)構(gòu)ppt課件

1、第十四章第十四章 交變應(yīng)力交變應(yīng)力14.1 14.1 概述概述zyR 交變應(yīng)力交變應(yīng)力 (alternative stress ） 應(yīng)力隨時應(yīng)力隨時 間周期性變化間周期性變化FQFFMFaFaaFDCBAKtKKKtIMRysintKzyRtKtIMRysint 1.平均應(yīng)力平均應(yīng)力tS一個應(yīng)力循環(huán)一個應(yīng)力循環(huán)SmaxSminSaSm2.應(yīng)力幅應(yīng)力幅2minmaxSSSm 2minmaxSSSa S為廣義應(yīng)力為廣義應(yīng)力 3. 循環(huán)特性應(yīng)力比）循環(huán)特性應(yīng)力比）maxminSSr SminSmaxtS1maxmin SSrmax;0SSSam StSmax0maxmin SSr2maxSSSam

2、1maxmin SSrSS0;minmax amSSSS靜應(yīng)力靜應(yīng)力 r = 1maxminSSr 對稱循環(huán)對稱循環(huán) r = 1脈動循環(huán)脈動循環(huán) r = 0 （）14.2 14.2 疲勞失效與疲勞極限疲勞失效與疲勞極限一、疲勞失效一、疲勞失效(fatigue failure) 材料和構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下材料和構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞。發(fā)生的破壞。疲勞源區(qū)疲勞源區(qū) Q275鋼，鋼， s b=520 MPa , 但當(dāng)?shù)?dāng) s max=220 MPa 時時, 彎曲對稱循環(huán)不彎曲對稱循環(huán)不 到到107 次即發(fā)生疲勞斷裂。次即發(fā)生疲勞斷裂。晶粒晶粒 三、三、 疲勞破壞的機理疲勞破壞的機理五、關(guān)于疲

3、勞問題的研究五、關(guān)于疲勞問題的研究 最早的疲勞問題：最早的疲勞問題： 19世紀初機車軸疲勞斷裂世紀初機車軸疲勞斷裂 最早的疲勞實驗：最早的疲勞實驗： 1829，W.A.艾伯特德）艾伯特德） 礦山提升焊接鏈反復(fù)加載，礦山提升焊接鏈反復(fù)加載，105 次斷裂次斷裂 最早用最早用“疲勞一詞：疲勞一詞： 1839，J.V.彭賽利法）彭賽利法）第一個系統(tǒng)研究疲勞問題的人：第一個系統(tǒng)研究疲勞問題的人： A.沃勒德沃勒德18471889 完成完成多種疲勞試驗，多種疲勞試驗，1850年發(fā)明旋轉(zhuǎn)彎曲年發(fā)明旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機疲勞試驗機 20世紀：世紀： 40年代以前，設(shè)計都是采用靜強年代以前，設(shè)計都是采用靜強度計算

4、方法，遇到交變荷載則加大安度計算方法，遇到交變荷載則加大安全系數(shù)或降低許用應(yīng)力。全系數(shù)或降低許用應(yīng)力。六、疲勞試驗六、疲勞試驗 目的：測定疲勞強度指標(biāo)目的：測定疲勞強度指標(biāo) 設(shè)備：疲勞試驗機設(shè)備：疲勞試驗機 試件：光滑小試件試件：光滑小試件 記錄參數(shù)：記錄參數(shù)： S 交變應(yīng)力最大值交變應(yīng)力最大值smax 或或tmax。 N 疲勞壽命，發(fā)生疲勞斷裂疲勞壽命，發(fā)生疲勞斷裂 試件所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。試件所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。SOS 對于有漸近線的對于有漸近線的S SN N 曲線，規(guī)曲線，規(guī)定經(jīng)歷定經(jīng)歷107107次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，即認為可以承受無數(shù)多次應(yīng)破壞，即認為

5、可以承受無數(shù)多次應(yīng)力循環(huán)。力循環(huán)。 對于沒有漸近線的對于沒有漸近線的S SN N 曲線，曲線， 規(guī)定經(jīng)歷規(guī)定經(jīng)歷 2 2107107108 108 次應(yīng)力循次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，即認為可以環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，即認為可以承受無數(shù)多次應(yīng)力循環(huán)。承受無數(shù)多次應(yīng)力循環(huán)。 N0 = 107鋼）鋼） 或或 N0=2107108 （有色金屬）（有色金屬） 稱為循環(huán)基稱為循環(huán)基數(shù)數(shù) 疲勞壽命疲勞壽命 N = N0 而不發(fā)生疲勞破壞而不發(fā)生疲勞破壞 的交變應(yīng)力最大值，稱為材料的條件疲勞的交變應(yīng)力最大值，稱為材料的條件疲勞 極限。極限。 持久極限和條件疲勞極限可統(tǒng)稱疲勞持久極限和條件疲勞極限可統(tǒng)稱疲勞 極限

6、。極限。NSN0Sr構(gòu)件的持久極限疲勞極限）構(gòu)件的持久極限疲勞極限）（一影響因素對稱循環(huán)為例）（一影響因素對稱循環(huán)為例） 1. 構(gòu)件外形構(gòu)件外形 有效應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù) 11K 1 1光滑試件的疲勞極限光滑試件的疲勞極限 1 1有應(yīng)力集中試件的疲勞極限有應(yīng)力集中試件的疲勞極限14.3 14.3 影響疲勞極限的因素影響疲勞極限的因素應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中的影響11dd11彎曲彎曲11111d1K1d1K12.4 12.4 對稱循環(huán)疲勞強度校核對稱循環(huán)疲勞強度校核 無限壽命設(shè)計方法中，對稱循環(huán)下的無限壽命設(shè)計方法中，對稱循環(huán)下的疲勞強度設(shè)計疲勞強度設(shè)計安全系數(shù)法安全系數(shù)法 對于對稱切應(yīng)力循環(huán)，將上式中下標(biāo)對于對稱切應(yīng)力循環(huán)，將上式中下標(biāo) s 換成換成 t 即可。即可。max1dnmax1K n12.5 12.5 提高