材料力学课件 (8).ppt

第十三章交变应力 13 1概述 13 2交变应力的有关参数 13 3材料的持久极限 13 4构件的持久极限 13 5对称循环下构件的疲劳强度 计算 13 6持久极限曲线及其简化 13 7非对称循环下构件的 疲劳强度计算 13 8弯扭组合交变应力下 构件的疲劳强度计算 13 9提高构件疲劳强度 的主要措施 如何设计车轮轴的横截面 如何计算火车车轮轴内的应力 如何简化出火车车轮轴的计算模型 纯弯曲时的正应力 概述 一 什么叫交变应力 13 1概述 某一点的应力 应力随时间作周期性交替变化的应力叫做交变应力 二 疲劳破坏及其特点 疲劳破坏 疲劳破坏的特点 1脆断 2无明显塑性变形 突然脆断 3断口分成两个区域 三 疲劳破坏的原因及危害 疲劳破坏的原因 应力集中 交变应力 脆断 疲劳破坏的危害 后果严重 13 2交变应力的有关参数 一参数 1循环特征r 当r 1时 对称循环 除r 1外 非对称循环 2 平均应力 3 应力幅 5 关系 当在循环过程中 保持不变 稳定的交变应力 二 几种典型的交变应力 对称循环 脉动循环 静应力 非对称循环一般情况 一 材料的持久极限 疲劳极限 同一种材料 sr tr 随r变 以低碳钢在对称循环下 二 对称循环时材料持久极限的测定 纯弯曲疲劳试验 取一组件8 10根 对称循环下材料的持久极限 13 4构件的持久极限 材料的持久极限sr 标准光滑小试件试验测得 相同材料 构件的持久极限 sr 一 构件的外形影响 孔 槽 台阶 理论应力集中系数K 有效应力集中系数Ks 拉 压 弯 扭转 有效应力集中系数 二 构件尺寸的影响 尺寸系数 三 构件表面质量影响 忽略次要因素 工作环境 温度 介质等 载荷频率等 表面质量系数 构件持久极限表达式 13 5对称循环下构件的疲劳强度计算 材料的持久极限s 1 构件工作时的最大应力smax 采用安全系数法 写成 对称循环下 构件具有无限寿命的疲劳强度公式 13 6持久极限曲线及其简化 材料的持久极限曲线 相同材料不同r相同N0 同一射线上的 各点具有相同 的循环特性 二 持久极限曲线的简化 折线型 三点式 C 13 7非对称循环下构件的疲劳强度计算 一 构件的持久极限简化折线 构件的持久极限 注意 影响构件持久极限的主要因素 其只影响动的部分 应力幅 K EKJ内 不疲劳 不屈服 材料的持久极限 屈服点控制线 KJ 屈服限 EK 疲劳限 K 构件的持久极限简化折线EFB 二 非对称循环下构件疲劳强度计算公式 即EF段 由几何关系可推得 二 非对称循环下构件疲劳强度计算公式 三 屈服强度条件 屈服条件 LJ为塑性破坏的控制线 当r 0时 较大 可能先屈服破坏 按静强度建立屈服强度条件 一般规定的疲劳 屈服安全系数 不同 故当r 0时需两个方面都算 解 1 计算圆杆工作应力 注意 2 求循环特征r及 m a 3 确定系数K 根据圆杆尺寸d0 d 2 40 0 05 b 950MPa 查得K 2 18 1 0 0 77 满足疲劳强度 5 静强度校核 因为r 0 2 0 所以需要校核静强度 由公式 13 8 算出最大应力时屈服的工作 安全系数 满足静强度条件 此杆满足强度条件 13 8弯扭组合交变应力下构件的 一 概述 弯扭组合是工程中最常见的组合变形 弯曲正应力 按对称循环 二 弯扭组合构件疲劳强度计算公式 实验结果 弯扭对称循环联合作用时 弯扭组合疲劳强度条件为 对非对称循环 r 0 时 还需计算屈服强度计算 13 9提高构件疲劳强度的主要措施 要从影响构