应力疲劳SN曲线PPT课件.ppt

按照作用循环应力的大小 疲劳可分成为应力疲劳 StressFatigue 和应变疲劳 StrainFatigue 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 1 载荷谱特征描述 StressRange MeanStress StressRatio Whataretheimportantparameterstocharacterizeagivencyclicloadinghistory Stressamplitude 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 2 特例 载荷谱特征描述 恒幅循环载 R 1 Sa Smax S S N曲线 是材料的基本疲劳性能曲线 寿命N定义为到破坏的循环次数 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 3 S N曲线的一般形状及若干特性值 寿命为N循环的疲劳强度 疲劳极限 Sf R 1 或S 1 基本S N曲线 R 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 4 S N曲线的一般形状及若干特性值 基本S N曲线 R 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 5 幂函数 Sm N C LgS A BLgN A LgC m 双对数 lgS lgN 指数式 ems N C S A BLgN A LgC mLge 单对数 S lgN 三参数式 S Sf m N C B 1 m B 1 mLge lgS lgN S N曲线的数学表达式 基本S N曲线 R 1 张亚军 S N疲劳曲线的数学表达式处理方法探讨 理化检验 物理分册 2007年43卷11期 563 565 S C Nn 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 6 讨论应力比R的影响 实际上是讨论平均应力Sm的影响 R 1 对称循环时的S N曲线 是基本S N曲线 R 1 平均应力的影响 R 1 证明上式 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 7 R 1 R 1 R 1 基本S N曲线 在实践中 用喷丸 冷挤压和预应变等方法 在高应力细节处引入压缩残余压应力 是提高疲劳寿命的有效措施 平均应力的影响 R 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 8 R 1 Sa 0 1 R Sm 1 R Sa R 1 Sm 0 Sa可调整 静载荷 平均应力的影响 R 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 9 平均应力的影响 R 1 根据三角形相似 Goodman公式 GoodmanformulapresenttherelationshipbetweentheR 1withR 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 10 1 1 Goodmanlinear Gerberparabolic Marinquadratic elliptic Bagci Kececioglu ChesterandDodge 平均应力的影响 R 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 11 解答 步骤1 平均应力的影响 R 1 构件受拉压循环应力作用 已知Smax 800MPa Smin 80MPa 材料的极限强度为Su 1200MPa 基本S N曲线可用幂函数式Sm N C表达 其中C 1 536 1025 m 7 314 试估算其疲劳寿命 例题 注意 S N曲线主要针对R 1得到的 对于应力比不等于1的应力循环 当我们计算其疲劳寿命时 需要采用Goodman公式进行转换 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 12 步骤2 Goodmanlinearequation 平均应力的影响 R 1 步骤3 次 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 13 Example A4340steelbarissubjectedtoafluctuatingaxialloadthatvariesfromamaximumof330kNtensiontoaminimumof110kNcompressionthemechanicalpropertiesofthesteelare Determinethebardiametertogiveinfinitefatiguelifebasedonasafetyfactorof2 5 Cylindricalcrosssectionofthebar A thevariationofstresswillbe 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 14 试估算其疲劳寿命 平均应力的影响 R 1 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 15 平均应力的影响 R 1 一般而言 构件在应力水平Si下作用ni次循环下的损伤为 其中 ni是在Si作用下的循环次数 由载荷谱给出 Ni是在Si作用下的循环到破坏的寿命 由S N曲线确定 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 16 Miner线性累计损伤理论 若在k个应力水平Si作用下 各经受ni次循环 则可定义其总损伤为 破坏准则为 这就是最简单 最著名 使用最广的Miner线性累积损伤理论 Miner累计损伤 是与载荷Si的作用先后次序无关的 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 17 1 已知设计寿命期间的应力谱型 确定应力水平 2 已知一典型周期内的应力块谱 估算使用寿命 对于承受变幅疲劳载荷的构件 应用Miner累积损伤理论 可解决下述二类问题 即 Miner线性累计损伤理论 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 18 2020 1 27 19 P n Miner线性累计损伤理论 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 20 Miner线性累计损伤理论 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 21 S 0 8S 0 6S 0 4S 2 5 104 S2 2 5 104 0 64S2 2 5 104 0 36S2 2 5 104 0 16S2 S2 2 5 104 0 05 S2 2 5 104 0 1 0 64 S2 2 5 104 0 5 0 36 S2 2 5 104 5 0 0 16 S2 2 5 104 0 05 0 1 0 64 0 5 0 36 5 0 0 16 1 0 S 151 MPa Miner线性累计损伤理论 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 22 2 已知一典型周期内的应力块谱 估算使用寿命 Miner线性累计损伤理论 a 列表计算典型应力块 如一年 内的损伤和 一般分析步骤 b 假定使用寿命为 个典型周期 年 万公里 起落 年 则 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 23 线弹性断裂力学 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 24 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 25 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 26 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 27 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 28 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 29 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 30 工程结构疲劳与断裂力学 解德版权所有2011 31 CH6疲劳裂纹扩展 Paris公