交變應(yīng)力影子

交變應(yīng)力影子第一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖示壓桿材料木材長(zhǎng)5m

E=10GPa

比例極限為20MPa,直線公式中的常數(shù)a=28.7MPab=0.19計(jì)算該壓桿的臨界壓力100200zxy作業(yè)1習(xí)題11-6

只計(jì)算循環(huán)特征平均應(yīng)力應(yīng)力幅度作業(yè)2最后結(jié)果可以只列出公式第二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1時(shí)間本周周四3-4節(jié)（下次課）2地點(diǎn)本樓104教室3全體同學(xué)帶上下冊(cè)筆記本

補(bǔ)課通知4復(fù)習(xí)梁以及剛架的彎矩方程第三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五下周一開始講授下冊(cè)全體同學(xué)帶上下冊(cè)筆記本

通知復(fù)習(xí)梁以及剛架的彎矩方程第四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1第一特征柔度2長(zhǎng)度系數(shù)

Q235鋼的第一特征柔度作業(yè)中存在的問題第五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五傳動(dòng)軸皮帶輪直徑為D＝150毫米，皮帶的張力為F2=40KN20KN，軸材料的許用應(yīng)力為：[σ]＝60MPa，用第三(四)強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)軸徑。40KN9001載荷處理計(jì)算簡(jiǎn)圖2內(nèi)力圖確定危險(xiǎn)截面4選強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算DBA電機(jī)帶動(dòng)的輪子3危險(xiǎn)點(diǎn)的單元體50020KN第六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五直徑為D＝150毫米，皮帶的張力為F2=40KN，F(xiàn)1=20KN軸材料的許用應(yīng)力為：[σ]＝60MPa，30000NmE60KN1500NmB500A扭矩圖在AD段危險(xiǎn)截面(B)上的內(nèi)力T=1500Nm下第七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五這個(gè)結(jié)構(gòu)是超靜定的AB問題是:溫度升高還是降低存在穩(wěn)定性不足的隱患升高熱屈曲如何計(jì)算不引起管道失穩(wěn)的最高溫度？參考9-17題第八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十一章交變應(yīng)力第九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五本章要求1、交變應(yīng)力的有關(guān)概念（第二節(jié)）2、疲勞失效的特點(diǎn)（第一節(jié)）3、影響構(gòu)件持久極限的因素（第四節(jié)）4、提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施（第十節(jié)）第十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五§11–１交變應(yīng)力與疲勞失效交變應(yīng)力掌握疲勞失效的特點(diǎn)第十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五§11–１交變應(yīng)力與疲勞失效交變應(yīng)力一、交變應(yīng)力：構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化實(shí)際問題中１載荷隨時(shí)間作周期性的變化

2載荷不變軸旋轉(zhuǎn)第十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五o交變應(yīng)力aaLppFSM火車輪軸簡(jiǎn)化為一外伸梁ωtydPamm第十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五ωtydo2134交變應(yīng)力12341maxmint第十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、失效形式4）、破壞斷口1靜載荷下交變應(yīng)力★特點(diǎn)：1）破壞時(shí)的名義應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料在靜載作用下的強(qiáng)度指標(biāo)3）即使塑性很好的材料也無明顯的塑性變形；光滑區(qū)＋粗糙區(qū)2）斷裂發(fā)生要經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)；長(zhǎng)期工作塑性材料屈服脆性材料脆性斷裂2交變應(yīng)力下脆性斷裂第十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、疲勞失效的解釋1特征斷口兩個(gè)區(qū)域

2過程裂紋的萌生裂紋的擴(kuò)展---微觀宏觀突然斷裂第十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五五、疲勞失效的危害及其對(duì)策2、對(duì)策1危害：突然發(fā)生脆斷1)掌握有關(guān)的概念和計(jì)算2)設(shè)計(jì)中考慮疲勞問題3)構(gòu)件工作期間檢修

更重要的是維系人民生命的構(gòu)件經(jīng)常性的檢測(cè)火車的輪軸交變應(yīng)力

腫瘤第十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五六疲勞失效給我們的啟發(fā)---過勞死1、永遠(yuǎn)都不放棄---2、該放手時(shí)就放手!3、不要等累了再休息第十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五交變應(yīng)力§11–2

交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅

和

平均應(yīng)力第十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1應(yīng)力循環(huán)曲線交變應(yīng)力§11–2交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力一應(yīng)力循環(huán)以及循環(huán)次數(shù)tT一點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間變化的關(guān)系用曲線表示2應(yīng)力循環(huán)

一點(diǎn)的應(yīng)力重復(fù)變化一次,稱為一個(gè)應(yīng)力循環(huán)一點(diǎn)的應(yīng)力由某一數(shù)值開始，經(jīng)過一次完整的變化又回到這一數(shù)值的一個(gè)過程;第二十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五tT最大應(yīng)力：最小應(yīng)力：；平均應(yīng)力：交變應(yīng)力二

交變應(yīng)力的參數(shù)應(yīng)力幅：循環(huán)特征：以上五個(gè)特征值中，只有二個(gè)是獨(dú)立的。滿足第二十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五交變應(yīng)力三交變應(yīng)力的分類對(duì)稱循環(huán)非對(duì)稱循環(huán)第二十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1對(duì)稱循環(huán)：交變應(yīng)力火車輪軸橫截面邊緣上點(diǎn)的彎曲正應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化ωAωttσ三交變應(yīng)力的分類第二十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（a）脈動(dòng)循環(huán)：交變應(yīng)力（b）靜載荷下的應(yīng)力：如拉壓桿ttσ（2）非對(duì)稱循環(huán)第二十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1下周一1-2節(jié)本樓304補(bǔ)課2講（帶）下冊(cè)筆記本第二十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五作業(yè)11-6計(jì)算平均應(yīng)力應(yīng)力幅度循環(huán)特征13-3a)b)

第二十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

四特別說明

是指一個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間變化過程中的最大和最小值不同于一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)分析中的正應(yīng)力的極值

不同于靜載荷下由于應(yīng)力分布的不均勻所得到的最大、最小應(yīng)力1

2所有的講解均以正應(yīng)力為例切應(yīng)力的定義是一樣的()第二十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五§11–3材料持久極限及其測(cè)定二、Why?一、What?三、How?第二十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

1定義

材料在某一循環(huán)特征下,經(jīng)過無窮多次的應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生疲勞失效的最大應(yīng)力值.§11–3材料持久極限及其測(cè)定一、材料的持久極限稱為該材料在此循環(huán)特征下的持久極限循環(huán)特征2為什么要測(cè)量交變應(yīng)力下塑性材料最大工作應(yīng)力小于屈服極限時(shí)發(fā)生疲勞失效要重新測(cè)量材料在交變應(yīng)力下的強(qiáng)度指標(biāo)第二十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

材料在某一循環(huán)特征下,經(jīng)過無窮多次的應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生疲勞失效的最大應(yīng)力值.§11–3材料持久極限及其測(cè)定一、材料的持久極限稱為該材料在此循環(huán)特征下的持久極限循環(huán)特征第三十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五是工程材料最常見、最基本的材料性能指標(biāo)之一。

1試件：2設(shè)備：d=7~10mm;表面磨光的小試件6-10根疲勞試驗(yàn)機(jī)（簡(jiǎn)支梁式或懸臂梁式）二、對(duì)稱循環(huán)下持久極限的測(cè)定第三十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

試驗(yàn)裝置力學(xué)模型P347為什么？對(duì)稱循環(huán)第三十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3測(cè)量過程：先取，經(jīng)過次循環(huán)后斷裂;再?。ū葴p少20-40MPa），經(jīng)過次循環(huán)后斷裂;…………N1為該組試件的平均值…………第三十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五4繪制曲線水平漸近線的縱坐標(biāo)值持久極限根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果作疲勞強(qiáng)度-壽命曲線隨著最大彎曲應(yīng)力的降低疲勞破壞前經(jīng)過的循環(huán)次數(shù)如何變化？第三十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五作業(yè)113-2b)作業(yè)2

13-3a)b)第三十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1時(shí)間16周周五3-4節(jié)2地點(diǎn)本教室3全體同學(xué)補(bǔ)課通知4復(fù)習(xí)梁以及剛架的彎矩方程第三十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五傳動(dòng)軸皮帶輪直徑為D＝150毫米，皮帶的張力為F2=40KN20KN，軸材料的許用應(yīng)力為：[σ]＝60MPa，用第三(四)強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)軸徑。40KN9001載荷處理計(jì)算簡(jiǎn)圖2內(nèi)力圖危險(xiǎn)截面4強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算DBA電機(jī)帶動(dòng)的輪子3危險(xiǎn)點(diǎn)的單元體50020KN第三十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五直徑為D＝150毫米，皮帶的張力為F2=40KN，20KN軸材料的許用應(yīng)力為：[σ]＝60MPa，30000NmE60KN1500NmB500A扭矩圖在AE段危險(xiǎn)截面(B)上的內(nèi)力T=1500Nm第三十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五交變應(yīng)力§11–4

影響構(gòu)件持久極限的因素表面磨光、小試件構(gòu)件可以經(jīng)受“無數(shù)次”應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞失效的交變應(yīng)力最大值實(shí)驗(yàn)室測(cè)得持久極限實(shí)際構(gòu)件構(gòu)件的持久極限外部形狀尺寸加工質(zhì)量與試驗(yàn)測(cè)得的試件都不同要求掌握1影響構(gòu)件持久極限的因素2影響系數(shù)（因數(shù)）是大于1還是小于1？第三十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五一構(gòu)件外形引起的影響2用有效應(yīng)力集中系數(shù)表示——應(yīng)力集中f50f40R=5不僅與外形有關(guān)，還與材料有關(guān)應(yīng)力集中會(huì)顯著降低構(gòu)件的持久極限構(gòu)件外形的突變（槽、孔、缺口、軸肩等）引起應(yīng)力集中1為什么會(huì)影響？3該系數(shù)與1的關(guān)系？第四十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二構(gòu)件尺寸的影響2隨構(gòu)件橫截面尺寸的增大，持久極限會(huì)相應(yīng)地降低1為什么？3

持久極限是用小試樣測(cè)定的，實(shí)際構(gòu)件尺寸較大第四十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五4會(huì)查表11-1

強(qiáng)度計(jì)算時(shí)用的尺寸就是查尺寸系數(shù)的尺寸f50f40R=5注意：第四十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五三構(gòu)件表面質(zhì)量的影響構(gòu)件工作時(shí)的最大應(yīng)力往往發(fā)生在構(gòu)件的表面；又由于機(jī)械加工時(shí)常常在表面留下刀痕；使得構(gòu)件的表面存在較嚴(yán)重的應(yīng)力集中；=不同表面質(zhì)量構(gòu)件的持久極限表面磨光試樣的持久極限24會(huì)查表11-2

31為什么？第四十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五四綜合考慮各種因素的影響綜合以上影響系數(shù)，一般情況下構(gòu)件的持久極限低于材料的持久極限第四十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五階梯軸如圖，材料為鉻鎳合金鋼，b=920MPa，–1=420MPa，–1=250MPa，分別查彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)。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11-1查尺寸系數(shù)f50f40R=5無強(qiáng)度極限時(shí)如何處理？

線性插入第四十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)由圖表查有效應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)用直線插值法由表11-1查尺寸系數(shù)3表面質(zhì)量系數(shù)？？

不指明加工方式按車削加工處理！?。?！b=920MPa，線性插入第四十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、減緩應(yīng)力集中在構(gòu)件外觀設(shè)計(jì)上盡量避免開孔或帶尖角的槽；在構(gòu)件截面尺寸急劇改變處，應(yīng)盡量增大過渡圓角半徑，降低應(yīng)力集中?！?1–10提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施

f70f50r=7.5第四十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五減荷槽

第四十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、提高表面質(zhì)量三、改善表層強(qiáng)度滾壓、噴丸滲入微量元素可采用熱處理、化學(xué)處理和機(jī)械的方法強(qiáng)化表層第四十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、塑性較好的材料在交變應(yīng)力的作用下，長(zhǎng)期工作當(dāng)危險(xiǎn)點(diǎn)的最大應(yīng)力低于屈服極限時(shí)：A：既不可能有明顯的塑性變形，也不可能發(fā)生斷裂；B：雖可能有明顯的塑性變形，但不可能發(fā)生斷裂；C：不僅可能有明顯的塑性變形，而且可能發(fā)生斷裂；D：不可能有明顯的塑性變形，但可能發(fā)生斷裂；第五十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鋼軸在何處打鋼印為宜？PABCDA：AB段；B：BC段；C：CD段；D：到處都可以；第五十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、在相同的交變載荷的作用下，構(gòu)件的橫向尺寸增大，其：

A：工作應(yīng)力減小，持久極限提高；B：工作應(yīng)力增大，持久極限降低；C：工作應(yīng)力增大，持久極限提高；D：工作應(yīng)力減小，持久極限降低；第五十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五4簡(jiǎn)述影響構(gòu)件持久極限的主要因素5、交變應(yīng)力的平均應(yīng)力為σm＝20MPa，應(yīng)力幅為σa＝50MPa，其循環(huán)特性中的最大應(yīng)力σmax＝

，最小應(yīng)力σmin＝

，循環(huán)特性r＝

。σmax＝70MPaσmin＝-30MPa第五十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五6圓軸受力如圖，它當(dāng)以等角速度ω旋轉(zhuǎn)時(shí)，其橫截面上（除圓心外）點(diǎn)的應(yīng)力為

。A：脈動(dòng)循環(huán)B：對(duì)稱循環(huán)C：不變的彎曲應(yīng)力D：非對(duì)稱循環(huán)ωP第五十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、破壞斷口：交變應(yīng)力★特點(diǎn)：1、破壞時(shí)的名義應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料在靜載作用下的強(qiáng)度指標(biāo)3、即使塑性很好的材料也無明顯的塑性變形；光滑區(qū)＋粗糙區(qū)2、斷裂發(fā)生要經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)；長(zhǎng)期工作交變應(yīng)力下脆性斷裂第五十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五能量法第五十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五本章重點(diǎn)1、桿件的應(yīng)變能的計(jì)算第二節(jié)2、莫爾積分求變形第七節(jié)預(yù)備知識(shí)1、二看一定法寫梁和剛架的彎矩方程2、定積分的計(jì)算第五十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五13-1概述 問題的提出CFABaLbx簡(jiǎn)支梁用積分法求任一截面的撓度和轉(zhuǎn)角不用積分法求任一截面的撓度轉(zhuǎn)角？第五十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五13-1概述 問題的提出任一截面的撓度轉(zhuǎn)角？2PaaaABCDPa平面靜定直角剛架第五十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五一能量方法

一方面：力對(duì)變形體做功；彈性體因變形而具有做功的能力，力的作用點(diǎn)沿力的方向有位移另一方面：表明桿件內(nèi)儲(chǔ)存了應(yīng)變能13-1概述 P第六十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1定義---能量方法

用應(yīng)變能的概念根據(jù)能量守恒的原理解決彈性結(jié)構(gòu)或桿件變形問題的方法2功能原理（能量守恒）若外力在由零緩慢加載到終值，變形中的每一瞬間，變形體均處于平衡狀態(tài)；如果略去變形過程中的動(dòng)能及其它能量的損失；由能量守恒原理，桿件的應(yīng)變能在數(shù)值上應(yīng)等于外力做的功W；對(duì)變形體都適用的普遍原理第六十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五也是當(dāng)今應(yīng)用甚廣的有限元法求解力學(xué)問題的重要基礎(chǔ)。能量原理是在總體上從功與能的角度考察變形體的受力、應(yīng)力與變形的原理與方法；是進(jìn)一步學(xué)習(xí)固體力學(xué)的基礎(chǔ)二用途1求結(jié)構(gòu)的變形2拓展第六十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五13-2桿件應(yīng)變能的計(jì)算

線彈性條件下，通過外力功求應(yīng)變能常力P沿其方向線位移L上所作的功

常力作功：變力作功：在線彈性范圍內(nèi)，外力P與位移L

間呈線性關(guān)系荷載由零緩慢加載到終值；變形也由零緩慢變化到終值第六十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五LFF為什么?適用條件:線彈性范圍緩慢加載(材料力學(xué)的基本假設(shè)—關(guān)于變形靜載荷)

1)單個(gè)外力F,且F為緩慢加載的最后值為外力作用點(diǎn)沿外力方向的位移

2)在桿長(zhǎng)度L上軸力、抗拉壓剛度不變化桿件的抗拉（壓）剛度一軸向拉伸或壓縮第六十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五應(yīng)變能計(jì)算例圖示為等截面直桿，其所受外力、已知桿長(zhǎng)L、A、E。求桿件的應(yīng)變能。思考：1軸力是線性變化的，如何進(jìn)行計(jì)算？2將線性分布力集中在中間截面進(jìn)行計(jì)算是否可以？第六十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二圓截面桿的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變能圓截面桿的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變能

MeMe第六十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五受力復(fù)雜的圓截面桿(扭矩沿桿的軸線為變量)

xdxLtAB第六十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五三彎曲(一)純彎曲梁的應(yīng)變能：為什么??MeMeMe注意：AB處的轉(zhuǎn)角不等于零第六十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(二)橫力彎曲梁Pm=PaAC