影响构件持久极限.ppt

对称循环:在交变应力作用下，若应力循环中最大应力和最小应力大小相等、符号相反，循环特征r=-1 疲劳：金属构件经过一段时间交变应力的作用后发生的断裂现象 材料的持久极限：当应力降到某一极限值时，试件经历无数次循环而不会发生疲劳，交变应力的这一极限值成为材料的持久极限或疲劳极限 二.影响构件持久极限的因素 实际构件的外形、尺寸和表面质量等方面与光滑小试件均不可能完全相同，其构件的持久极限自然也不相同。 而影响构件持久极限的几种主要因素是：构件外形的影响、构件尺寸的影响、构件表面质量的影响 1.构件的外形的影响 构件外形的突然变化，如构件上有槽、孔、缺口、轴肩等，在应力集中的局部区域更易形成疲劳裂纹而降低构件的持久极限。 构件外形对持久极限的影响可用有效应力集中因数Kσ 表示， 对称循环时它是材料的持久极限 与同尺寸有应力集中构件的持久极限( )k之比，即 Kσ值大于1 2.构件尺寸的影响 材料的持久极限是由直径为6~10mm的 小试件测定的，随着构件横截面尺寸的增大，持久极限会相应地降低。这是由于当构件的 横向尺寸大于小试件的 以后，构件内高应力区范围扩大（图14-7），因而存在缺陷，形成疲劳裂纹的机会要多一些。 研究表明，尺寸越大，持久极限越低。理由如下：如图14-7所示受扭转大、小二圆截面试件，如二者的最大剪应力相同，则大试件横截面上的高应力区比小试件的大。即大试件中处于高应力状态的晶粒比小试件的多，故引发疲劳裂纹的机会也多。 这种构件 尺寸的影响可用尺寸因数 表示对称循环时它是实际构件的持久极限 与材料的 持久极限 之比，即 值小于1 3.构件表面质量的影响 一般情况下，构件的最大应力发生在表层，疲劳裂纹也多在表层生成。因此，构件的表面质量将会对持久极限有明显的影响。表面加工的刀痕、擦伤等将引起应力集中，降低持久极限；相反，若构件表面质量优于光滑小试件或构件表面经过某些强化处理，持久极限则会提高。 表面质量对持久极限的影响可用表面质量因数β表示， 对称循环时，它是不同表面质量构件的持久极限 与材料的持久极限 的比值，即 除上述三种主要因素外，构件的持久极限还会受到如工作环境等因素的影响 如构件工作环境的影响如强度、介质等也会影响持久极限 在构件的持久极限确定后，就可对构件建立强度条件。在交变应力下对构件建立强度条件的方法，工程上通常采用安全因数法，即要求构件在应力循环下的最大应力作用时的工作安全因数 ，不得小于构件的许用安全因数n. 第四节 提高构件疲劳强度的措施 疲劳裂纹主要在应力集中部位和构件表面形成。提高疲劳强度应从减缓应力集中，提高表面质量等方面入手。 主要三个：减缓应力集中、降低表面粗糙度、增加表面强度 1.减缓应力集中 在设计构件的外形时2应注意尽量避免应力集中，如避免方形或带有尖角的孔和槽；在截面突变处采用足够大的过渡圆角，如图14-12，设置减荷如图14-13或退刀槽如图14-14等。 2.降低表面是粗糙度 构件表面加工质量对疲劳强度影响很大，特别是高强度钢一类对应力集中比较敏感的材料。因此，对疲劳强度要求较高的构件，应该对表面进行精细加工（如抛光、磨光）、让其具有必要的光洁度。同时，应避免使构件表面受到机械损伤（如划痕。打印等）和其他损伤（如锈蚀）。 3.增加表面强度 对构件表面进行强化处理，如高频淬火、渗碳、氮化、滚压、喷丸等，这样有助于提高构件的疲劳强度。 * 构件外形的突然变化，如构件上有槽、孔、缺口、轴肩等，在应力集中的局部区域更易形成疲劳裂纹而降低构件的持久极限。 构件外形对持久极限的影响可用有效应力集中因数Kσ 表示， 对称循环时它是材料的持久极限 与同尺寸有应力集中构件的持久极限( )k之比，即 Kσ值大于1比，即 四、 对称循环下 构件的持久极限 综合以上三种因素，在对称循环下，就可由