2第二章 疲劳强度.ppt

理论应力集中系数、有效应力集中系数、相对应力梯度 五、考虑平均应力的S-N曲线——疲劳极限图 根据上述试验结果，可以以直线1或曲线2表示等寿命疲劳极限线。 刘义伦 疲劳强度 第二章 金属材料的疲劳特性 第二章 金属材料的疲劳特性 一、金属材料循环应力-应变规律 二、材料的S-N曲线 三、试件S-N曲线向构件S-N曲线转换 四、根据材料的性能参数确定构件的S-N曲线 1.简单拉伸应力-应变关系 一、金属材料循环应力-应变规律 S点是材料屈服点； OSC是材料的名义应力应变曲线 名义应力 名义应变 OSA是材料真实应力应变曲线。 真实应力 真实应变 它们之间的关系 名义应力不真实。 名义应变不能反映变形的实际，而且不可加。 真实应变可相加，各分量可以直接加减。 2. 应力-应变迟滞回线 先拉伸加载到A点——然后卸载到零——再反向加载到同样大小的载荷，则曲线到B点。 再卸载到零——再拉伸至A点。 加载和卸载的应力-应变迹线形成一个闭环，称为迟滞回线或滞后环。 一、金属材料循环应力-应变规律 迟滞回线所包围的面积表示塑性变形时外力所做的功，也表示材料抗循环塑性变形能力 疲劳实验所加的载荷都是循环载荷，载荷的定义和它们之间的关系： 一、金属材料循环应力-应变规律 2. 应力-应变迟滞回线 对称循环 R=-1,脉动循环 R=0,静力R=+1 R在+1和-1之间。 3. 包辛格效应 金属材料在拉伸变形后，继续拉伸就比较困难，但此时压缩变形反而变得容易了。反之亦然，这表明金属加工硬化具有方向性，金属材料这种反向加载屈服点会降低的现象称为包辛格效应。它是影响金属材料迟滞回线几何形状的重要因素。 包辛格效应可用包辛格应变 来表示。在总应变幅度 的7/8处测量迟滞回线的线性段延长线到迟滞回线的水平距离，所对应的应变值就是包辛格应变 一、金属材料循环应力-应变规律 4. 玛辛特性 不同的应力水平产生不同的迟滞回线。如果将它们的顶点放在坐标原点，如果最高点的连线与其上行线的迹线相吻合，则称该材料具有玛辛特性。 循环 曲线的2倍是迟滞回线上行段迹线。 一、金属材料循环应力-应变规律 5. 循环硬化和循环软化 如果材料实验时每次加载时的应变Δε值 控制为恒定，此时可发现应力的变化有两种情况，一种是应力随循环次数的增加而增加，另一种是应力随循环次数的增加而减少。这就是材料的循环软化和硬化现象。当循环数达到材料总寿命的20%~50%时，应力-应变循环图达到稳定状态。 循环硬化或软化，取决于材料的屈强比 十世纪 。 对于钢、铝、钛合金，屈强比小于0.7时材料发生循环硬化，屈强比大于0.8时，材料发生循环软化 一、金属材料循环应力-应变规律 6. 记忆特性 图(a)表示循环路径从B到A后不是沿BA的延长线到达 点，而是在A点急剧拐弯，沿OA的延长线到C点。 图（b）表示的是两次记忆。 在C点沿迟滞回线，在A点沿循环 曲线 一、金属材料循环应力-应变规律 1. S-N曲线分区 2. 材料S-N曲线试验 3. S-N曲线数学表示 二、材料的S-N曲线 ——S-N曲线表示材料在不同的应力（S）水平下 所承受循环载荷次数（N）的能力 S-N曲线是经试验获得的材料疲劳极限曲线 1. S-N曲线分区 A区----静强度区（不经循环就破坏） B区----低循环疲劳强度区 C区----有限寿命疲劳强度区 D区----疲劳持久区 E区----变幅疲劳强度区 如果在B、C、D区内是以对材料等幅加载所得的疲劳寿命，则当对材料实行变幅加载时，其寿命曲线必然落在E区。 二、材料的S-N曲线 从S—N曲线的坐标图上，可以区分各种疲劳强度的关系。 2. 材料S-N曲线试验 a——等幅加载，19世纪50-70年代 开始，Woehler提出，沿用至今。（10%破坏概率） b——程序加载，1938年由Gassner提出。（50%破坏概率） c——随机加载。20世纪70年代提出，80年代开始试验。（90%破坏概率） 二、材料的S-N曲线 3. S-N曲线数学表示 为方便起见，S-N曲线通常用对数或半对数坐标系表示，这样S-N曲线可以简化为两条直线。 在S-N曲线上取两点（ σ1, N1）,（σ2,N2 ）,则S-N曲线斜线部分可用如下方程表示： 对于金属材料K在4~6之间 S—N曲线的斜线