材料力学 教学课件 作者 顾晓勤 等 第10章 动载荷和交变应力第4节 交变应力与疲劳.ppt

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1、交变应力：在工程实际中，有许多构件在工作时受到随时间而交替变化的应力，这种应力称为交变应力或循环应力。一、交变应力d)一个应力循环e)应力分析实例——车轴一个应力循环设车轴以等角速度转动，则两车轮A、B之间的车轴处于纯弯曲状态，其横截面上任一点k处的弯曲正应力为应力分析实例——齿轮在齿轮传动过程中，轴每旋转一周，每个齿便啮合一次，每一次啮合A点的弯曲正应力就由零变化到某一最大值，然后再回到零。齿轮不断地转动，A点的应力也就不断地做周期性变化。疲劳破坏：金属在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。长期在交变应力下工作的构件，虽然其最大工作应力远小于其静载荷下的强度极限应力，也会出现突然的断

2、裂事故。1、疲劳破坏的三个特点金属疲劳破坏时，其断口如图所示，即明显地呈现两个不同的区域：光滑区和粗糙区。即使是塑性很好的材料，也常常在没有明显的塑性变形情况下发生脆性断裂。金属内部存在着缺陷，当交变应力的大小超过了一定限度，疲劳裂纹首先发生在高应力区域的缺陷处（通常称为疲劳源）。随着裂纹的扩展，截面被削弱较多，直到截面的残存部分的抗力不足时，就突然断裂，突然断裂处呈现粗糙颗粒状——这种突然断裂属于脆性断裂。2、疲劳破坏的过程：可以分为三个阶段随着交变应力的继续，裂纹从疲劳源向纵深扩展。扩展过程中，随着应力的交替变化，裂纹两边的材料时分时合互相研磨，因而形成断面的光滑区域。循环特征或应力比

3、平均应力二、交变应力的变化规律和种类应力幅度一个应力循环1、对称循环应力交变应力的类型2、脉动循环应力交变应力的类型3、不变应力交变应力的类型