材料疲劳极限测定演示实验

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1、材料疲劳极限测定演示实验—、预习要求预习木节和材料力于教材屮的有关内容，并回答以下问题：1、在等幅交变应力作用下，碍时为什么会引起疲劳破坏？为什么不马上破坏而具有一定的寿命？2、疲劳破坏有什么特点？二、实验目的了解疲劳极限<7-1的测试方法及疲劳试验机的工作原理。三、实验原理及设备图1材料的应力寿命曲线长期在交变应力作用下的构件，虽然应力水平低丁•屈服极限，也会突然断裂，即使是塑性较好的材料，断裂前也无明显的塑性变形，这种现象称为疲劳失效。将交变应力循环中的最小应力kin和最人应力"max的比值称为循环特征儿则=-1即对称循环是最常见的交变应

2、力惜况。在对称循环下若试样的最大应力为㈢，经历N次循环后发生疲劳失效，则N称为最大应力为㈢时的疲劳寿命。最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。通过一组实验可得到某种材料的S—N曲线，称为应力一寿命曲线，如图1所示。当应力降低到某一极限值—吋，应力一寿命曲线趋近于水平线，即当应力不超过/时寿命可达到无限大，”j称为该材料的疲劳极限或持久极限。图2纯弯曲疲劳试验机工作原理图黑色金属试样如经过IO?次循环仍未失效，则再增加循环次数也不会失效。故把IO?次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限匚”而把yvo=io7称为循环基数

3、。有色金属的应力—寿命曲线在2V>5xlO8时往往仍未趋于水平，通常规定循环基数M)=108,它对应的最大应力作为“条件”持久极限。试样图3旋转弯曲疲劳试样图测定疲劳极限的设备称为疲劳试验机，现介绍纯弯曲旋转式疲劳试验机，其工作原理如图2所示。试样被固定在试验机的主轴套筒内，载荷通过夹头的拉杆加到试样上。电机启动后，试样随夹头一起高速旋转。载荷方向不变，而试样上各点的应力随曹试样的旋转反复变化，试样承受对称循坏交变应力。试样表面的最大应力为Pa16Pa%=一2W"皿血疲劳试样的选材和加工对疲劳强度有很大影响，因此在制作试样吋从选材到加工都有明

4、确要求，具体规定可参考国标GB4337—84o光滑小试样的最小直径为7〜其他外形尺寸因疲劳试验机的类型而异，没冇统一规定。图3为旋转弯曲疲劳试样图。五、试验方法取8~10根钢试样，测定其应力一寿命Illi线。试验方法和步骤如下（取试验的循环基数/Vo=107次）。1、应力水平的设置测定STV曲线至少収5级应力水平。最高应力水平应収强度极限的（）.6~0.7倍，即斫（0.6〜0.7）%相应的循坏周次为M，其后各级应力水平的差值取10〜40MPa。应力水平下降，断裂周次相应提简。对钢材而言，当”下降到第根试样的应力久时，若经NT。?次循环后试样仍

5、不断裂，显然其疲劳极限匚川介于应力久和久Z间,即久―1＞（7—1＞久2、OT的确定g]的测定应在断与不断的应力之间，再进一步取样进行试验。取b讪=6」；巧试验，若/V=107次断裂，且断与不断的应力相差不到lOMPa,则不断裂的应力久即为疲劳极限匚】；若N=l（）7次仍不断裂，且6一6+]YlOMPa则疲劳极限＜y_x=（t„+1o总之，断与不断的应力水平相差小于lOMPa时试验方可结束，并取未断时的应力作为6To3、绘制STV曲线将上述试验结果绘制成S-N曲线。由于该试验需用时间很多，无法通过一次试验测取具体试验数据，因此本试验不再要求完成

6、实验报告。