机车车辆结构强度课件-第四章-应变疲劳.ppt

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1、第四章应变疲劳4.1单调应力-应变响应4.2滞后环和循环应力-应变响应4.3材料的记忆特性与变幅循环响应计算4.4应变疲劳性能4.5缺口应变分析返回主目录1应变疲劳或低周应变疲劳:载荷水平高(>ys超过屈服应力)，寿命短(N＜104)。第四章应变疲劳研究应变-寿命关系Thestrain-lifemethodisbasedontheobservationthatinmanycomponentstheresponseofthematerialincriticallocations(notches)isstrainordeformationdepend

2、ent.许多构件中关键部位（缺口）的材料响应与应变或变形相关，应变-寿命方法正是以此为基础的。2Whenloadlevelsarelow,stressandstrainarelinearlyrelated.Consequently,inthisrange,load-controlledandstrain-controlledtestedresultsareequivalent.Athighloadlevels,inthelowcyclefatigueregion,thecyclicstress-strainresponseandthematerial

3、behaviorarebestmodeledunderstrain-controlledconditions.载荷水平低的时候，应力和应变是线性相关的。因此，在这一范围内，应力控制和应变控制试验的结果等效。在高载荷水平，即低周疲劳范围内，循环应力应变响应和材料的性能在应变控制条件下模拟更好。lowloadlevelhighloadlevelse0低载荷水平：应力控制和应变控等效。高载荷水平：应力变化小，难于控制；应变变化大，利于控制。3Althoughmostengineeringstructuresandcomponentsaredesigneds

4、uchthatthenominalloadsremainelastic,stressconcentrationmaycauseplasticstraintodevelopinthevicinityofnotches.尽管大部分工程结构和构件设计的名义载荷是保持弹性的，应力集中也会在缺口附近引起塑性应变。4Thestrain-lifemethodassumethatsmoothspecimentestedunderstraincontrolcansimulatefatiguedamageatthenotchrootofanengineeringcomp

5、onent.Equivalentfatiguedamage(andfatiguelife)isassumedtooccurinthematerialatthenotchrootandinthesmoothspecimenwhenbotharesubjectedtoidenticalstress-strainhistories.应变--寿命法假定在应变控制下试验的光滑试件可以模拟工程构件缺口根部的疲劳损伤。如果承受相同的应力--应变历程，则缺口根部材料有与光滑件相同的疲劳损伤（和疲劳寿命）。Pps5单调应力-应变关系循环载荷下，应变如何分析？应变-寿命

6、关系如何描述？循环应力-应变行为循环应力作用下的应变响应应变疲劳性能缺口应变分析应变疲劳寿命预测思路：问题：64.1单调应力-应变响应monotonicstress-strainresponse1.Basicdefinitions:A0l0d0originaldlAPPdeformedEngineeringstressSPA=0工程应力S:Engineeringstrainelllll==-D000工程应变e:材料纵向伸长，横向缩小。真应力、真应变?7PDl0llld真应力truestress:sPA=0应力应变S-esyss-e均匀变形truest

7、rain:0ldlll=òe真应变且有：)1ln()ln()ln(000elllll+=D+==0ldlll=òedlAPPdeformed到颈缩前，变形是均匀的。忽略弹性体积变化，可假定均匀变形阶段后体积不变。8e是小量，展开得：=ln(1+e)=e-e2/2+e3/3-…＜e,真应变比工程应变e小，相对误差为：(e-)/e=e/2。在均匀变形阶段，忽略弹性体积变化，假定变形后体积不变，A0l0=Al，则有关系：工程应力、应变与真应力、真应变间关系=P/A=Pl/A0l0=(P/A0)[(l0+l)/l0]=S(1+e)=ln(1+e)

8、=ln(l/l0)=ln(A0/A)=ln[100/(100-RA)]可见，=S(1+e)＞S，真应力大