材料力學(xué)之交變應(yīng)力PPT

1、交變應(yīng)力111 交變應(yīng)力與疲勞破壞112 材料與構(gòu)件的持久極限113 對(duì)稱(chēng)循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算11 交變應(yīng)力與疲勞破壞一、交變應(yīng)力：構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化，這 種應(yīng)力稱(chēng)為交變應(yīng)力。交變應(yīng)力二、交變應(yīng)力的幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)循環(huán)特征：應(yīng)力幅：平均應(yīng)力：交變應(yīng)力smsminsmaxsaTtssmt三、幾種特殊的交變應(yīng)力：1.對(duì)稱(chēng)循環(huán)：交變應(yīng)力sminsmaxsaTsts2.脈動(dòng)循環(huán)：3.靜循環(huán)：交變應(yīng)力sminsmaxsatssmsmsminsmax例1 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿工作時(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

2、 r。解：交變應(yīng)力四、疲勞破壞的發(fā)展過(guò)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(zhǎng)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。交變應(yīng)力材料在交變應(yīng)力下的破壞，習(xí)慣上稱(chēng)為疲勞破壞。三、疲勞破壞的特點(diǎn):2.斷裂發(fā)生要經(jīng)過(guò) 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)）交變應(yīng)力112 材料與構(gòu)件的持久極限一、材料持久極限(疲勞極限)： 循環(huán)應(yīng)力只要不超過(guò)某個(gè)“最大限度”,構(gòu)件就可以經(jīng)歷無(wú)數(shù)次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，這個(gè)限度值稱(chēng)為“疲勞極限”，用r 表示。二、 N 曲線(xiàn)（應(yīng)力壽命曲線(xiàn)）：N0循環(huán)基數(shù)。r材料持

3、久限。交變應(yīng)力N(次數(shù))sNAsAsrN0三、構(gòu)件持久極限r(nóng) 0 1. K 有效應(yīng)力集中系數(shù)（P349）：2. 尺寸系數(shù)（P352）：交變應(yīng)力3. 表面質(zhì)量系數(shù)（P353）： 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(chēng)循環(huán)下 ，r = -1 。上述各系數(shù)均可查表而得。交變應(yīng)力例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)交變應(yīng)力f50f40r=52.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

4、效應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)用直線(xiàn)插值法由表查尺寸系數(shù)交變應(yīng)力f50f40r=5113 對(duì)稱(chēng)循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、對(duì)稱(chēng)循環(huán)的疲勞容許應(yīng)力:二、對(duì)稱(chēng)循環(huán)的疲勞強(qiáng)度條件:交變應(yīng)力扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力：例3 旋轉(zhuǎn)碳鋼軸上，作用一不變的力偶 M=0.8kNm，軸表面經(jīng)過(guò)精車(chē)， b=600MPa，1= 250MPa，規(guī)定 n=1.9，試校核軸的強(qiáng)度。解： 確定危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力及循環(huán)特征為對(duì)稱(chēng)循環(huán)交變應(yīng)力f70f50r=7.5MM 強(qiáng)度校核 查圖表求各影響系數(shù)，計(jì)算構(gòu)件持久極限。求K：求 ：查圖得查圖得求 ：表面精車(chē)， =0.925安全交變應(yīng)力 非對(duì)稱(chēng)循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算交變應(yīng)力扭轉(zhuǎn)構(gòu)件：拉壓彎構(gòu)件：碳 鋼：ys=0.10.2合金鋼：ys=0.20.3碳 鋼：yt=0.050.1合金鋼：yt=0.10.15三、提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施消除或減緩應(yīng)力集中，避免出現(xiàn)方形孔槽、尖角，過(guò)