交变应力与疲劳强度解析课件.ppt

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1、第十一章交变应力疲劳失效实例§11-1交变应力与疲劳失效交变应力－一点的应力若随时间而变化，这种应力称为交变应力(alternativestress)疲劳失效－材料与构件在交变应力作用下的失效，称为疲劳失效(fatiguefailure),简称疲劳(fatigue)。§11-1交变应力与疲劳失效疲劳失效实例光滑区域颗粒状区域§11-1交变应力与疲劳失效疲劳失效实例§11-1交变应力与疲劳失效疲劳源疲劳失效实例§11-1交变应力与疲劳失效疲劳失效实例§11-1交变应力与疲劳失效疲劳失效实例§11-1交变应力与疲劳失效§11-1交变应力与疲劳失效疲

2、劳失效特征破坏时，名义应力值远低于材料的静载强度极限；破坏前没有明显的塑性变形，即使韧性很好的材料，也会呈现脆性断裂；交变应力作用下的疲劳破坏需要经过一定数量的应力循环；同一疲劳断口，一般都有明显的光滑区域和颗粒状区域。§11-1交变应力与疲劳失效同一疲劳断口，一般都有明显的光滑区域和颗粒状区域。光滑区域颗粒状区域§11-1交变应力与疲劳失效疲劳失效原因分析§11-1交变应力与疲劳失效晶粒裂纹扩展路径§11-1交变应力与疲劳失效滑移带初始裂纹晶界§11-1交变应力与疲劳失效初始缺陷滑移滑移带初始裂纹(微裂纹)宏观裂纹脆性断裂宏观裂纹扩

3、展§11-1交变应力与疲劳失效规则交变应力与不规则交变应力ttt§11-2交变应力循环特征规则交变应力与不规则交变应力ttt§11-2交变应力循环特征规则交变应力与不规则交变应力§11-2交变应力循环特征交变应力的若干名词和术语§11-2交变应力循环特征应力循环－应力变化的一个周期应力循环§11-2交变应力循环特征应力比－应力循环中最小应力与最大应力之比§11-2交变应力循环特征smsminsmaxsaTts一、循环特征：§11-2交变应力循环特征smsminsmaxsaTts二、平均应力：§11-2交变应力循环特征smsminsmaxsaTts

4、§11-2交变应力循环特征三、应力幅：§11-2交变应力循环特征sminsmaxsaTs1.对称循环：smt§11-2交变应力循环特征sminsmaxsatssm2.脉动循环：3.静循环：§11-2交变应力循环特征tssmsminsmax疲劳强度设计的依据－疲劳极限疲劳极限－经过无穷多次应力循环而不发生疲劳失效时的最大应力值。又称为持久极限(endurancelimit).疲劳极限由疲劳实验确定疲劳极限§11-3持久极限疲劳试样§11-3持久极限疲劳试验装置§11-3持久极限实际结构疲劳试验装置§11-3持久极限应力－寿命曲线§11-3持久极限O

5、每一应力水平只有一个试样的数据§11-3持久极限O每一应力水平有一组试样的数据§11-3持久极限两种试验的应力－寿命曲线OO每一应力水平有一组试样的数据每一应力水平只有一个试样的数据§11-3持久极限条件疲劳极限对于有渐近线的S－N曲线，规定经历107次应力循环而不发生疲劳破坏，即认为可以承受无穷多次应力循环。对于没有渐近线的S－N曲线，规定经历107次应力循环而不发生疲劳破坏，即认为可以承受无穷多次应力循环。§11-3持久极限应力集中的影响；零件尺寸的影响；表面加工质量的影响；零件的疲劳极限。§11-4影响疲劳寿命的因素应力集中的影响

6、§11-4影响疲劳寿命的因素截面突变处的应力集中现象§11-4影响疲劳寿命的因素应力集中的影响用有效应力集中因数Kf度量－光滑试样的疲劳极限；－有应力集中试样的疲劳极限。§11-4影响疲劳寿命的因素有效应力集中因数与理论应力集中因数和材料的敏感系数之间的关系Kt－理论应力集中因数，可查表确定；q－材料对应力集中的敏感系数，与材料有关。§11-4影响疲劳寿命的因素Kt－理论应力集中因数，可查表确定§11-4影响疲劳寿命的因素q－材料对应力集中的敏感系数§11-4影响疲劳寿命的因素零件尺寸的影响§11-4影响疲劳寿命的因素§11-4影响疲劳寿命的因

7、素零件尺寸的影响用尺寸因数度量－零件的疲劳极限；－光滑小试样的疲劳极限。§11-4影响疲劳寿命的因素尺寸因数§11-4影响疲劳寿命的因素表面加工质量的影响§11-4影响疲劳寿命的因素表面加工质量的影响用表面加工质量因数度量－其它加工时的疲劳极限；－磨削加工时的疲劳极限。§11-4影响疲劳寿命的因素表面加工质量因数§11-4影响疲劳寿命的因素零件的疲劳极限§11-4影响疲劳寿命的因素综合考虑各种因素的影响，零件的疲劳极限为对于对称正应力循环对于对称切应力循环§11-4影响疲劳寿命的因素疲劳裂纹主要形成于构件表面和应力集中部位，故提高构件

8、疲劳极限的措施有：（1）减缓应力集中，设计构件外形时，避免出现方形或带有尖角的孔和槽，在截面突变处采用足够大的过渡圆角，（如阶梯轴轴肩设