《材料力学》14交变疲劳.ppt
《《材料力学》14交变疲劳.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《材料力学》14交变疲劳.ppt(44页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、,材料力学,郑州大学 工程力学系,第十四章,交变应力与疲劳,Alternative Stress and Fatigue,第十四章 交变应力,141 概述142 交变应力的若干定义143 材料持久极限及其测定,144 构件持久限及其计算145 对称循环下构件的疲劳强度计算146 持久极限曲线,147 非对称循环下构件的疲劳强度计算148 非常温静载下材料力学性能简介,14交变应力与疲劳破坏,构件应力随时间作周期性交替变化 称交变应力,一、交变应力,0,Alternative Stress and Fatigue Failure,轮齿受力脉冲式,电动机转子的偏心惯性力,交变应力,齿轮啮合:,引起
2、梁上下振动,二、疲劳破坏,交变应力作用下材料破坏 情况与静应力破坏截然不同,材料破坏为脆性断裂,破坏断口 分区明显,,工程界曾认为:材料长期工作(服役)而变质变脆而致 称为疲劳(沿用至今),破坏时最大应力值很低,交变应力,其主要特征:,远低于静载强度指标 有时甚至低于比例极限,突然,无显著塑性变形,即使塑性很好的材料也如此,两个区域,疲劳断裂主要原因:(近代金相显微观察表明),少数晶粒处于较弱(先天不足:夹渣、气泡、缝隙、空洞)或不利(后天因素:陡角、切口、沟槽)状态,,分散、细微的细观裂纹汇合、沟通扩展成宏观裂纹,久之,截面渐削弱(有效面积渐小),在振动、冲击、加载下突然断裂,裂纹源的萌生扩
3、展最终脆断逐渐过程,交变应力达一定程度极细微的裂纹源(疲劳源),因疲劳破坏是在无明显征兆下突然发生,极易造成严重事故。据统计,机械零件尤其是高速运转构件破坏,大部分属于疲劳破坏,材料内部早期裂纹不易发现(微小且常深埋),现代探伤技术尚难探寻,跟踪监测、修复更为困难.必须警惕限制服役期,交变应力,(车轴、螺旋桨轴、电机轴、汽轮机),142 交变应力的分类,循环特征:,应力幅:,一、平均应力 应力幅 和 循环特征,平均应力:,(代数值),Classification of Alternative Stress,二.几种交变应力:,1.对称循环:,sm,t,s,2.脉动循环:,交变应力,4.静循环:
4、,s,sm,smin,smax,平均应力,(幅度为),交变应力,任一不对称循环都可看成:,3.不对称循环:,对称循环,例1 发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax=58.3kN,最小拉力Pmin=55.8kN,螺纹内径为 d=11.5mm,试求 a、m 和 r,解:,143 持久极限,疲劳强度指标在交变应力下(疲劳试验)测定,静载下测定的屈服或强度极限已不再适用,疲劳试验:,每组试样 10 根左右;同一循环特征;但不同应力水平下进行,交变应力,小直径,表面磨光,无应力集中,荷载由高到低,按一定比率进行,(Fatigue Limit),S N 曲线(应力寿命曲线),记录下 断裂时经历的循环 次
5、数寿命(疲劳寿命),试样可经历“无数”次循环而不发生疲劳 破坏,(循环最大应力),当 降至某一台阶,循环次数已 达 一定 数值仍无恙,,交变应力作用下,材料 可经历“无限”次 循环 而 不 疲劳破坏的 max限度值,(寿命),r持久极限,该 称为 材料之持久极限,可认为:,随 逐阶降低,寿命逐步增加,(寿命无限大),-1,同一种材料,循环种类不同(r 不同),不同,0,试验表明:对称循环下测定,技术上最简单、常用.,持久极限r 是金属材料交变应力下的强度指标,-1,是衡量材料疲劳强度的基本指标,下标 r 表示循环特征,如:,若已知,通过简化计算可求出非对称循环的.,衡量疲劳强度的主要依据,对称
6、循环下的持久极限,脉动循环下的持久极限,144 持久极限的影响因素,疲劳试验标准试件,无应力集中 小直径 表面磨光,但实际可能:轮廓外形突变、截面尺寸大小、表面粗糙度以及 周围介质腐蚀作用,若构件有轴肩、螺纹、圆孔、沟槽、切口等,将引起应力集中,与形状变化程度、材料性质、变形种类(弯曲、扭转、)有关,一、外形影响,其影响程度用有效应力集中因数表示:,其持久极限比光滑试件有所降低,都对持久极限有不同程度影响,(Influence Factor of Fatigue Limit),截面几何形状变化越陡峭(R/d 越小),,图表(P349351):,材料静强度越高(b 越大),持久极限下降越明显,,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料力学 14 疲劳
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6527861.html