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材料力学第十一章交变应力第十一章交变应力§11–1交变应力与疲劳失效§11–2交变应力的几个名词术语§11–3持久极限一、交变应力

构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这种应力称为交变应力。§11–１交变应力与疲劳失效t

材料在交变应力作用下，在长期的反复之后，构件会在低于屈服极限的情况下发生破坏，习惯上称为疲劳破坏。1998年6月3日10时58分，运载287人的德国城际特快列车(ICE)从德国慕尼黑开往汉堡，在途经小镇艾雪德附近的时候突然脱轨。短短180秒内，时速200公里的火车冲向树丛和桥梁，300吨重的双线路桥被撞得完全坍塌，列车的8节车厢依次相撞在一起，挤得仅剩下一节车厢的长度。这场列车事故造成101人死亡，88人重伤，106人轻伤，遇难者还包括两名儿童，生还的18名儿童中有6人失去了母亲。这是迄今为止伤亡最重的高铁事故。事故原因：该列车车轮系橡胶弹性车轮，轮箍是轧制的无缝钢圈，通过热效应压在轮心上，轮心是铸钢轮体，轮箍与轮心间有一层橡胶体。轮箍轧制时若残留气泡或矿碴，在高压负荷动力作用下，就可能开裂；也可能是由于轮箍材料老化产生“疲劳断裂”所致。二、疲劳破坏的发展过程1.亚结构和显微结构发生变化，从而永久损伤形核。2.产生微观裂纹。3.微观裂纹长大并合并，形成“主导”裂纹。4.宏观主导裂纹稳定扩展。5.结构失稳或完全断裂。材料在交变应力下的破坏，习惯上称为疲劳破坏。三、疲劳破坏的特点:2.断裂发生要经过一定的循环次数3.破坏均呈脆断4.“断口”分区明显。

（光滑区和粗糙区）三、循环特征：二、应力幅：一、平均应力：§11–2

交变应力的几个名词术语四、几种特殊的交变应力1.对称循环2.脉动循环ts3.静应力≥t

–1≤r≤1∴一、材料持久极限(疲劳极限)§11–3持久极限循环应力只要不超过某个“最大限度”,构件就可以经历无数次循环而不发生疲劳破坏，这个限度值称为疲劳极限或持久极限。对称循环的持久极限记为

–1,下标-1表示r=-1。二、疲劳试验疲劳试验机二、疲劳试验三、S-N

曲线（应力—寿命曲线）

–1—对称循环的持久极限N(次数)smaxs-

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