材料力学课件第十一章交变应力

1、Mechanics of MaterialsChapter 11 Alternating Stress 点名点名点名点名点名点名APt点名点名点名点名静平衡位置静平衡位置tt st max min点名点名PP tzAtry sintIrMIyM sint 1 2 3 4 1O点名点名 （2）无论是脆性还是塑性材料）无论是脆性还是塑性材料,交变应力作用下均表现为交变应力作用下均表现为 脆性断裂脆性断裂,无明显塑性变形无明显塑性变形.点名点名 材料发生破坏前材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次应力随时间变化经过多次重复重复,其循环次数与应力的大小有关其循环次数与应力的大小有关.应力愈大应力愈大,

2、循环次数愈少循环次数愈少.裂纹缘裂纹缘光滑区光滑区粗糙区粗糙区 用手折断铁丝用手折断铁丝,弯折一次一般不断弯折一次一般不断,但反复来但反复来回弯折多次后回弯折多次后,铁丝就会发生裂断铁丝就会发生裂断,这就是材料这就是材料受交变应力作用而破坏的例子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因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突然发生的然发生的,极易造成严重事故极易造成严重事故.据统计据统计,机械零件机械零件,尤其是高速运转的构件的破坏尤其是高速运转的构件的破坏,大部分属于疲劳大部分属于疲劳破坏破坏.点名点名点名点名点名点名一个应力循环一个应力循环O t maxminr ma

3、xminr max min点名点名O一个应力循环一个应力循环 t max min a a2minmax a2minmaxm 点名点名O max min t1maxmin rmax a0m 点名点名（1）若）若 非对称循环交变应力中的最小应力等于零（非对称循环交变应力中的最小应力等于零（ min）1r0maxmin r2maxma O max min=0 t点名点名1r0a maxm O max min=0t 点名点名MPa5610115. 05830042maxmax APMPa2 .5370115. 05580042minmin APMPa1225375612minmaxa MPa54925

4、375612minmaxm 957. 0561537maxmin r点名点名点名点名 max，1 -1 max，2N1N212N max 将材料加工成最小直径为将材料加工成最小直径为 710mm,表面磨表面磨光的试件光的试件,每组试验包括每组试验包括 6 10根试件根试件.0Nr 点名点名PPPPaab 1max,2max, 1max, -1 max，1 max，2N1 N212N maxPa点名点名点名点名0.020.040.060.080.100.120.140.16 0.180MM1 . 1dDRdD1.001.201.401.601.802.002.202.402.60 KMPa500

5、b 600700800900MPa1000b dr点名点名0.020.040.060.080.100.120.140.16 0.180MM2 . 11 . 1dDRdD1.201.401.601.802.002.202.402.602.80 KMPa500b 600700900MPa1000b dr3.003.20800点名点名MM22 . 1dDRdD0.020.04 0.06 0.080.10 0.12 0.14 0.160.180drMPa1000b 800900700600MPa500b K1.201.401.601.802.002.202.402.602.803.003.203.40

6、点名点名TTRdD2 . 11 . 1dDMPa1000b 800MPa700b 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.180dr1.201.401.601.802.002.202.401.00 K900点名点名0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.180drTTRdD22 . 1dD1.201.401.601.802.002.202.401.00 K2.602.80MPa700b 800MPa1000b 900点名点名11)( 点名点名 点名点名 实际构件表面的加工质量对持久极限也有实际构件表面的加工

7、质量对持久极限也有影响影响,这是因为不同的加工精度在表面上造成这是因为不同的加工精度在表面上造成的刀痕将呈现不同程度的应力集中的刀痕将呈现不同程度的应力集中.d)()(11 点名点名101 K K 1 rrK 0 对称循环下,r= -1 .上述各系数均可查表而得.点名点名 115 对称循环下构件的疲劳强度计算对称循环下构件的疲劳强度计算 (Calculation of the fatigue strength of the member under symmetric cycles)1011 1 Knn1011 1 Knn1max nKn1max nKn1max 点名点名f50f50f40f4

8、0r=525. 14050dD125. 0405dr77. 0 MPa1000b 55. 1 KMPa900b 55. 1 KMPa920b 55. 1 K点名点名MPa1000b 28. 1 KMPa900b 25. 1 KMPa920b 26. 1)900920(90010025. 128. 125. 1 K81. 0 点名点名MMf50f50f40f40r=5MPa2 .6505. 0328003minmax WM1maxmin r点名点名 （2）查图表求各影响系数,计算构件持久限.4 . 1 KMPa600 ; 15. 0 ; 4 . 1bdrdD 79. 0 nKn12. 22504

9、 . 15 .6294. 079. 0 1max 点名点名 116 持久极限曲线持久极限曲线(Enduring limit curve) 107r0.25r0r-1点名点名 amOamPmaxma rr 11tanminmaxminmaxma 点名点名 amOamPP点名点名 A20 CbBamOamPP2/2/tan001 m1arr 点名点名sOBHIJCFKGPEALmmaasm, OIPIarGHOH 点名点名mma1m Krama1 KGHamrmamm GHGHOHnr)(rm1 KGHmrmaGH 点名点名nn nKn ma1 ma1 Knamrmamm GHGHOHnrmma1

10、m Krama1 KGH点名点名3633m1028. 6)04. 0(3232 dWMPa5 .811028. 65126maxmax WM MPa3 .1651maxmin 2 . 051maxmin rmm2截面截面mm40点名点名MPa9 .4823 .165 .812minmaxm MPa6 .322minmaxa 05. 04020 ddMPa950b 18. 2 K77. 0 77. 0 点名点名21. 49 .482 . 06 .32177. 018. 2430ma1 KnSmaxS62. 65 .81540nn 点名点名nnnnnn 22 n n点名点名R5TTMM50600.40.4MPa3 .81103 .121000MPa3 .81103 .1210006minmin6maxmax WMWM 3633m103 .123205. 032 dW1maxmin r点名点名3633m106 .241605. 016 dWt61MPaPa1061106 .24150066maxmax tWT 0min 0maxminmin rMPa5 .302maxa MPa5 .302maxm 点名点名1 . 01