第16章-交变应力要点解析.ppt

* * 四、冲击荷载下材料力学性能 ·冲击韧度·转变温度 温度降低，?b增大，结构反而还发生低温脆断 原因何在？ 温度降低，?b 增大， 但材料的冲击韧性下降 且抗断裂能力基本不变，所以，结构易发生低温 脆断 试件 1.冲击试验试件 40 55 40 55 10 10 10 10 2 R 0.5 2 R1 V型切口试样 U型切口试样 ① “U”型口试件的冲击韧性： ②“V”型口试件的冲击韧性： ③ 冷脆：温度降低，冲击韧性下降的现象称为冷脆 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 赠 言 虑必先事而申之以敬，慎终如始，始终如一，夫是之谓大吉。凡百事之成也，必在敬之，其败也，必在慢之。 孟子《议兵篇》 申：申述 理解：思虑必须先于做事，而且敬重地申述，谨慎到 终结象开始时一样，终结与开始保持如一，这称为大 吉利。凡是各种事情成功，必然在于敬重，所以失败， 必然在于怠慢。 学习与研究也是这个道理 第十六章 交变应力Alternating Stress 静力 —— 强度 刚度 拉（压）、剪、扭、弯及其组合 稳定 动力 —— 等加速度平动、匀速转动 冲击 交变应力 内 容 §16–1 概述（交变应力和疲劳破坏） §16–2 循环特性、平均应力和应力幅度 §16–3 材料疲劳极限及其测定 §16–4 影响构件疲劳极限的主要因素 §16–5 对称循环的疲劳强度校核 §16–6 其他相关力学性能简介 一、交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性 变化，称为交变应力 折铁丝 §16–1 交变应力和疲劳破坏（Fatigue Failure） P P t y d o 4 3 1 2 z y t o a a L p p 交变应力的例子 —— 观察车轮上一个点 疲劳破坏 特点： 1、最大应力远小于静荷强度 2、破坏方式：脆性断裂 3、破坏断口：光滑区＋粗糙区 二、疲劳破坏的发展过程 1.高应力区在交变应力下出现微裂缝——裂纹源 2.裂纹源尖端的应力集中，使裂纹扩展——宏裂纹 3.宏裂纹两侧时压、时离，似相互研磨，形成——光滑区 4.裂纹削弱的截面，应力增 大到一定程度，在突加的 外因（超载、冲击或振动 ）下突然断裂，断口出现 ——粗糙区 5.因裂纹尖端为3向应力状态 故为出现脆性断裂 材料在交变应力下的破坏，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） 一、循环特性（应力比）  Cycle Property 三、应力幅 Amplitude of Stress 二、平均应力 Average Stress sm smin smax sa T t s §16–2 循环特性、平均应力和应力幅度 四、几种特殊的交变应力： 1.对称循环： sm t smin smax sa T s 2.脉动循环 3.静循环 smin smax sa t s sm t s sm smin smax 例1 发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax =58.3kN 最小拉力 Pmin =55.8kN ， 螺纹内径 d=11.5mm 求 ?a 、?m 和 r 解： 一、材料疲劳极限： 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—循环次数 ?r—材料疲劳极限 ?A—条件（名义）疲劳极限 N(次数) s sA NA sr N0 §16–3 材料疲劳极限及其测定 16－4 影响构件疲劳极限的主要因素 1、构件外形的影响（应力集中会显著降低构 件的疲劳极限） 2、构件尺寸的影响（随着试件横截面尺寸的 增大，疲劳极限会相应地降低） 3、构件表面质量的影响（表面质量越高，疲 劳极限越高） 一、构件外形（应力集