新编材料力学 教学课件 作者 张少实 主编第15章第15章.ppt

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1、第15章疲劳15-1交变应力与对其描述1）交变应力像这样随时间而循环变化的应力，称为交变应力。交变应力随时间变化的历程称为应力谱。第15章疲劳15-1交变应力与对其描述1）交变应力交变应力的分类：等幅交变应力变幅交变应力随机交变应力变化幅度不变变化幅度也作循环变化变化没有规律第15章疲劳15-1交变应力与对其描述1）交变应力应力循环最大应力应力幅值循环特征r2）交变应力的描述图中S表示广义应力循环次数N最小应力平均应力第15章疲劳15-1交变应力与对其描述1）交变应力对称循环的交变应力2）交变应力的描述3）几个典型的交变应力第15章疲劳15-1交变应力与

2、对其描述1）交变应力脉动循环的交变应力2）交变应力的描述3）几个典型的交变应力第15章疲劳15-1交变应力与对其描述静应力1）交变应力2）交变应力的描述3）几个典型的交变应力第15章疲劳15-2疲劳的概念及材料的疲劳极限构件在交变应力作用时的破坏，称为疲劳失效，简称疲劳。破坏时的名义应力值远小于材料的静强度指标（)1）疲劳的概念大量工程实践与试验结果表明，构件疲劳与在静应力作用下的破坏决然不同，有以下四个明显特征：需要经历一定次数的应力循环后才破坏，破坏有一个过程。破坏是脆性断裂，既使塑性很好的材料，也是如此。构件的破坏断面，明显分成光亮区域与颗粒状的粗

3、糙区域。第15章疲劳15-2疲劳的概念及材料的疲劳极限2）材料的疲劳极限与应力-寿命曲线疲劳试验表明，在同一循环特征r的交变应力下，循环次数N随交变应力的最大应力的减小而增大，当减小到某一数值时，N趋于无限大。材料经历无限次应力循环而不疲劳时的交变应力的最大应力，称为材料的疲劳极限，或称持久极限。材料的疲劳极限是材料本身所固有的性质，因循环特征r、试件变形的形式以及材料所处的环境等不同而不同，需疲劳试验测定。材料的疲劳极限用表示，即意味着对称循环下的是，脉动循环下的是，以此类推。第15章疲劳15-2疲劳的概念及材料的疲劳极限材料的疲劳试验试件——光滑小试

4、件应力—寿命曲线（简称S—N曲线）疲劳试验机——最大应力为时的有限疲劳寿命；——有限疲劳寿命为时材料的条件疲劳极限；——材料的疲劳极限。2）材料的疲劳极限与应力-寿命曲线第15章疲劳15-3影响疲劳极限的主要因素用光滑小试件测得的疲劳极限是材料的疲劳极限。但由于构件的外形结构、截面尺寸以及加工方式等各式各样，完全不同于光滑小试件，这样，构件的疲劳极限也不同于材料的疲劳极限，它不仅与材料性质有关，而且还与构件的外形结构、截面尺寸以及加工方式等因素有关。影响疲劳极限的主要因素：1）应力集中对疲劳极限的影响材料的疲劳极限有应力集中小试件的疲劳极限查手册2）构件

5、尺寸对疲劳极限的影响大尺寸试件的疲劳极限材料的疲劳极限查手册有效应力集中系数尺寸系数第15章疲劳15-3影响疲劳极限的主要因素影响疲劳极限的主要因素：1）应力集中对疲劳极限的影响材料的疲劳极限有应力集中小试件的疲劳极限查手册2）构件尺寸对疲劳极限的影响大尺寸试件的疲劳极限材料的疲劳极限查手册有效应力集中系数尺寸系数2）表面加工质量对疲劳极限的影响不同加工方式试件的疲劳极限材料的疲劳极限查手册质量系数第15章疲劳15-4对称循环下构件的疲劳强度计算1）构件的疲劳极限或人为规定的疲劳安全系数2）构件的许用应力3）疲劳强度条件构件工作时的疲劳安全系数