材料力学交变应力ppt课件.ppt

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1、第十一章交变应力（Alternatingstress）§11–1交变应力与疲劳失效(Alternatingstressandfatiguefailure)§11–3持久极限(Endurancelimit)§11–2交变应力的循环特征、应力幅和平均应力(Thecyclesymbol,stressamplitudeandmeanstressforalternatingstress）§11–4影响持久极限的因素(Theeffectivefactorsofendurancelimit)§11–5对称循环下构件的疲劳强度计算(Calculationofthefatiguestrengthof

2、thememberundersymmetriccycles)§11–6持久极限曲线(Enduringlimitcurve)§11–7不对称循环下构件的疲劳强度计算(Calculationofthefatiguestrengthofthememberunderunsymmetriccycles)§11–8弯扭组合交变应力的强度计算(Calculationofthestrengthofcompositdeformations)§11–1交变应力与疲劳失效(Alternatingstressandfatiguefailure)一、交变应力(Alternatingstress)构件内一点处

3、的应力随时间作周期性变化,这种应力称为交变应力.APtσ二、产生的原因(Reasons)例题1一简支梁在梁中间部分固接一电动机,由于电动机的重力作用产生静弯曲变形,当电动机工作时,由于转子的偏心而引起离心惯性力.由于离心惯性力的垂直分量随时间作周期性的变化,梁产生交变应力.1、载荷做周期性变化(Loadchangesperiodicallywithtime)2、载荷不变,构件点的位置随时间做周期性的变化(Thepointchangeshislocationperiodicallywithtimeunderanunchangeableload)静平衡位置ωttstmaxmin

4、例题2火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变.即弯矩基本不变.PP横截面上A点到中性轴的距离却是随时间t变化的.假设轴以匀角速度转动.tzAA的弯曲正应力为是随时间t按正弦曲线变化的t12341O三、疲劳破坏(fatiguefailure)材料在交变应力作用下的破坏习惯上称为疲劳破坏(fatiguefailure)（1）交变应力的破坏应力值一般低于静载荷作用下的强度极限值,有时甚至低于材料的屈服极限.（2）无论是脆性还是塑性材料,交变应力作用下均表现为脆性断裂,无明显塑性变形.（3）断口表面可明显区分为光滑区与粗糙区两部分.1.疲劳破坏的特点(Charact

5、eristicsofthefatiguefailure)材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次重复,其循环次数与应力的大小有关.应力愈大,循环次数愈少.裂纹缘光滑区粗糙区用手折断铁丝,弯折一次一般不断,但反复来回弯折多次后,铁丝就会发生裂断,这就是材料受交变应力作用而破坏的例子.因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突然发生的,极易造成严重事故.据统计,机械零件,尤其是高速运转的构件的破坏,大部分属于疲劳破坏.（1）裂纹萌生在构件外形突变或材料内部缺陷等部位,都可能产生应力集中引起微观裂纹.分散的微观裂纹经过集结沟通,将形成宏观裂纹.（2）裂纹扩展已形成的宏观裂纹在交变应力下逐渐扩展

6、.（3）构件断裂裂纹的扩展使构件截面逐渐削弱,削弱到一定极限时,构件便突然断裂.2、疲劳过程一般分三个阶段(Thethreephasesoffatigueprocess)交变应力的疲劳破坏与静应力下的破坏有很大差异,故表征材料抵抗交变应力破坏能力的强度指标也不同.下图为交变应力下具有代表性的正应力—时间曲线.§11–2交变应力的循环特征、应力幅和平均应力(Thecyclesymbol,stressamplitudeandmeanstressforalternatingstress)一个应力循环一、基本参数(Basicparameters)应力每重复变化一次,称为一个应力循环(Str

7、esscycle)Ot在拉,压或弯曲交变应力下在扭转交变应力下maxmin最小应力和最大应力的比值称为循环特征(Cyclesymbol).用r表示.1.应力循环(Stresscycle)2.循环特征(Cyclesymbol)3、应力幅(Stressamplitude)最大应力和最小应力的差值的的二分之一,称为交变应力的应力幅(Stressamplitude).用σa表示O一个应力循环tmaxminaa4、平均应力（Meanstress)最大应力和最小应