清华大学材料力学范钦珊主讲 专题第十一章 材料的疲劳行为与构件的疲劳寿命设计ppt课件.ppt

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1、第11章材料的疲劳行为与构件的疲劳寿命设计清华大学范钦珊Saturday,July31,2021引言影响疲劳寿命的因素有限寿命设计与无限寿命设计结论与讨论线性累积损伤理论疲劳强度可靠性概述引言引言疲劳失效概述疲劳失效特征疲劳失效原因分析疲劳极限与应力－寿命曲线疲劳失效概述引言疲劳失效概述交变应力－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)。引言疲劳失效概述疲劳失效实例引言疲劳失效概述疲劳失效实例引言

2、疲劳失效概述疲劳失效实例引言疲劳源疲劳失效概述疲劳失效实例引言疲劳失效概述疲劳失效实例引言疲劳引起的破坏疲劳失效概述疲劳失效实例引言疲劳失效概述规则交变应力与不规则交变应力ttt引言疲劳失效概述规则交变应力与不规则交变应力ttt引言疲劳失效概述规则交变应力与不规则交变应力引言疲劳失效概述交变应力的若干名词和术语应力比－应力循环中最大应力与最小应力之比引言疲劳失效概述应力比－应力循环中最大应力与最小应力之比交变应力的若干名词和术语应力循环－应力变化的一个周期引言疲劳失效概述应力比－应力循环中最大应力与最小应力之比交变应力的若干名词和术语引言疲劳失效概述交

3、变应力的若干名词和术语对称循环－应力比r=-1的应力循环引言疲劳失效概述交变应力的若干名词和术语脉冲循环－应力比r=0的应力循环引言疲劳失效特征引言疲劳失效特征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。引言疲劳失效特征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引言疲劳失效原因分析引言疲劳失效原因分析晶粒引言疲劳失效原因分析滑移带初始裂纹晶界引言疲劳失效原因分析初

4、始缺陷滑移滑移带初始裂纹(微裂纹)宏观裂纹脆性断裂引言疲劳极限与应力－寿命曲线引言疲劳极限与应力－寿命曲线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引言疲劳极限与应力－寿命曲线疲劳试样引言疲劳极限与应力－寿命曲线疲劳试验装置引言疲劳极限与应力－寿命曲线疲劳试验装置引言疲劳极限与应力－寿命曲线应力－寿命曲线引言疲劳极限与应力－寿命曲线两种试验的应力－寿命曲线每一应力水平只有一个试样的数据O引言疲劳极限与应力－寿命曲线两种试验的应力－寿命曲线每一应力

5、水平有一组试样的数据O引言疲劳极限与应力－寿命曲线两种试验的应力－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引言疲劳极限与应力－寿命曲线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2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。引言影响疲劳寿命的因素影响疲劳寿命的因素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。影响疲劳寿命的因素应力集中的影响截面突变处的应力集中现象影响疲劳寿命的因素应力集中

6、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。应力集中的影响影响疲劳寿命的因素有效应力集中因数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。应力集中的影响影响疲劳寿命的因素Kt－理论应力集中因数，可查表确定应力集中的影响影响疲劳寿命的因素q－材料对应力集中的敏感系数，与材料有关应力集中的影响影响疲劳寿命的因素零件尺寸的影响影响疲劳寿命的因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。零件尺寸的影响影响疲劳寿命的因素零件尺寸的影响用尺寸因数度量零件尺寸的影响影响疲劳寿命的

7、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。表面加工质量的影响影响疲劳寿命的因素表面加工质量的影响表面加工质量的影响用表面加工质量因数度量影响疲劳寿命的因素零件的疲劳极限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有限寿命设计与无限寿命设计有限寿命设计与无限寿命设计两种不同的疲劳设计方法无限寿命设