L交變應(yīng)力疲勞

第十一章交變應(yīng)力、疲勞強(qiáng)度§11.1交變應(yīng)力與疲勞失效應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化，這種應(yīng)力叫做交變應(yīng)力靜平衡位置

試驗(yàn)結(jié)果表明:材料在交變應(yīng)力作用下的破壞情況與靜應(yīng)力破壞有本質(zhì)的不同。材料在交變應(yīng)力作用下破壞的主要特征是:

(1)因交變應(yīng)力產(chǎn)生破壞時(shí)，最大應(yīng)力值一般低于靜載荷作用下材料的抗拉(壓)強(qiáng)度極限sb，有時(shí)甚至低于屈服極限ss。(2)材料發(fā)生破壞前，應(yīng)力隨時(shí)間變化經(jīng)過(guò)多次重復(fù)，其循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力的大小有關(guān)。應(yīng)力愈大，循環(huán)次數(shù)愈少。(3)

材料的破壞為脆性斷裂，一般沒(méi)有顯著的塑性變形，即使是塑性材料也是如此。在構(gòu)件破壞的斷口上，明顯地存在著兩個(gè)區(qū)域：光滑區(qū)和顆粒粗糙區(qū)。粗糙區(qū)光滑區(qū)裂紋源

在交變應(yīng)力作用下，材料或桿件發(fā)生可見裂紋或完全以脆性斷裂形式失效的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。

因疲勞破壞是在沒(méi)有明顯征兆的情況下突然發(fā)生的，極易造成嚴(yán)重事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件的破壞，大部分屬于疲勞破壞。

交變應(yīng)力作用下構(gòu)件抵抗疲勞失效的能力成為疲勞強(qiáng)度疲勞失效過(guò)程：（1）疲勞裂紋源的形成；

（2）微觀疲勞裂紋擴(kuò)展；

（3）宏觀裂紋擴(kuò)展，直至脆性斷裂?！?1.2交變應(yīng)力的平均應(yīng)力、循環(huán)特征、應(yīng)力幅循環(huán)特征平均應(yīng)力應(yīng)力幅對(duì)稱循環(huán)非對(duì)稱循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)

這一臨界值稱為材料的持久極限或疲勞極限。用表示。

在減小到某一臨界值時(shí)，試件可經(jīng)歷無(wú)窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，

反之，降低便可使破壞前經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)增多。

實(shí)驗(yàn)表明，在同一循環(huán)特征下，交變應(yīng)力的最大應(yīng)力越大，破壞前經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)越少；§11.3持久極限

在純彎曲變形下，測(cè)定對(duì)稱循環(huán)的持久極限技術(shù)上較簡(jiǎn)單。

將材料加工成最小直徑為7～10mm，表面磨光的試件，每組試驗(yàn)包括6～10根試件。電機(jī)§11.4影響構(gòu)件持久極限的因素一、構(gòu)件外形的影響若構(gòu)件上有螺紋、鍵槽、鍵肩等，其持久極限要比同樣尺寸的光滑試件有所降低。其影響程度用有效應(yīng)力集中系數(shù)表示：有效應(yīng)力集中因數(shù)圖11.8(a)圖11.8(b)圖11.8(c)圖11.8(d)圖11.8(e)二、構(gòu)件尺寸的影響

大試件的持久極限比小試件的持久極限要低尺寸對(duì)持久極限的影響程度，用尺寸系數(shù)表示

下表給出了在彎、扭的對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)時(shí)的尺寸系數(shù)。三、構(gòu)件表面質(zhì)量的影響

實(shí)際構(gòu)件表面的加工質(zhì)量對(duì)持久極限也有影響，這是因?yàn)椴煌募庸ぞ仍诒砻嫔显斐傻牡逗蹖⒊尸F(xiàn)不同程度的應(yīng)力集中。

若構(gòu)件表面經(jīng)過(guò)淬火、氮化、滲碳等強(qiáng)化處理，其持久極限也就得到提高。表面質(zhì)量對(duì)持久極限的影響用