材料力学之交变应力PPT

1、交变应力111 交变应力与疲劳破坏112 材料与构件的持久极限113 对称循环下构件的疲劳强度计算11 交变应力与疲劳破坏一、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。交变应力二、交变应力的几个名词术语循环特征：应力幅：平均应力：交变应力smsminsmaxsaTtssmt三、几种特殊的交变应力：1.对称循环：交变应力sminsmaxsaTsts2.脉动循环：3.静循环：交变应力sminsmaxsatssmsmsminsmax例1 发动机连杆工作时最大拉力Pmax =58.3kN，最小拉力Pmin =55.8kN ，螺纹内径为 d=11.5mm，试求 a 、m 和

2、 r。解：交变应力四、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。交变应力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）交变应力112 材料与构件的持久极限一、材料持久极限(疲劳极限)： 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”，用r 表示。二、 N 曲线（应力寿命曲线）：N0循环基数。r材料持

3、久限。交变应力N(次数)sNAsAsrN0三、构件持久极限r 0 1. K 有效应力集中系数（P349）：2. 尺寸系数（P352）：交变应力3. 表面质量系数（P353）： 如果循环应力为剪应力，将上述公式中的正应力换为剪应力即可。 对称循环下 ，r = -1 。上述各系数均可查表而得。交变应力例2 阶梯轴如图，材料为铬镍合金钢，b=920MPa，1= 420MPa ，1= 250MPa ，分别求出弯曲和扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数。解：1.弯曲时的有效应力集中系数和尺寸系数由图表查有效应力集中系数由表查尺寸系数交变应力f50f40r=52.扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数由图表查有

4、效应力集中系数应用直线插值法由表查尺寸系数交变应力f50f40r=5113 对称循环下构件的疲劳强度计算一、对称循环的疲劳容许应力:二、对称循环的疲劳强度条件:交变应力扭转交变应力：例3 旋转碳钢轴上，作用一不变的力偶 M=0.8kNm，轴表面经过精车， b=600MPa，1= 250MPa，规定 n=1.9，试校核轴的强度。解： 确定危险点应力及循环特征为对称循环交变应力f70f50r=7.5MM 强度校核 查图表求各影响系数，计算构件持久极限。求K：求 ：查图得查图得求 ：表面精车， =0.925安全交变应力 非对称循环下构件的疲劳强度计算交变应力扭转构件：拉压弯构件：碳 钢：ys=0.10.2合金钢：ys=0.20.3碳 钢：yt=0.050.1合金钢：yt=0.10.15三、提高构件疲劳强度的措施消除或减缓应力集中，避免出现方形孔槽、尖角，过