第十二章动载荷与疲劳强度概述(B).ppt

零件尺寸的影响 螺纹、键槽、键与横孔的 k? 材料的强度越大(?b 越大), k? 就越大； 键、键槽与横孔的 k? 1 ? 矩形花键 2 ? 渐开线花键 3 ? 键槽 4 ? 横孔 ? 零件尺寸的影响——尺寸因数 ? 影响疲劳寿命的因素 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2)前面所讲的疲劳极限为光滑小试样（直径6~10 mm）的试验结果，称为“试样的疲劳极限”或“材料的疲劳极限”。试验结果表明，随着试样直径的增加，疲劳极限将下降，而且对于钢材，强度愈高，疲劳极限下降愈明显。因此，当零件尺寸大于标准试样尺寸时，必须考虑尺寸的影响。大尺寸引起疲劳极限降低的原因主要有以下几种：一是毛坯质量因尺寸而异，大尺寸毛坯所包含的缩孔、裂纹、夹杂物等要比小尺寸毛坯多；二是大尺寸零件表面积和表层体积都比较大，而裂纹源一般都在表面或表面层之下，故形成疲劳源的概率也比较大； ? 影响疲劳寿命的因素 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 2 构件尺寸的影响 试验测定持久极限用的是光滑小试样，其持久 极限值比光滑大试样的要大。 零件尺寸对疲劳极限的影响用尺寸因数度量： 式中， ?-1和(?-1)d分别为试样和光滑零件在对称 循环下的疲劳极限。上式也适用于剪应力循环的 情形。 ? 影响疲劳寿命的因素 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 初始缺陷 滑 移 滑移带 初始裂纹(微裂纹) 宏观裂纹 脆性断裂 宏观裂纹扩展 ? 疲劳强度概述 疲劳破坏过程 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 疲劳强度概述 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 返回 疲劳强度设计的依据——疲劳极限疲劳极限——经过无穷多次应力循环而不发生疲劳失效时的最大应力值。又称为持久极限(endurance limit). 疲劳极限需要由疲劳实验确定。 疲劳极限 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 持久极限由疲劳试验确定 疲劳试样（光滑小试样） 弯曲疲劳试验设备 弯曲疲劳试验设备 这样做的试验是对称循环的情况。 应力 ? 寿命曲线（S-N曲线） 疲劳试样 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 疲劳试验装置 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 实际结构疲劳试验装置 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 应力-寿命曲线 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) O 每一应力水平只有一个试样的数据 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) O 每一应力水平有一组试样的数据 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) O O 每一应力水平有 一组试样的数据 每一应力水平只有 一个试样的数据 两种试验的应力-寿命曲线 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) 条件疲劳极限对于有渐近线的 S-N 曲线，规定经历107次应力循环而不发生疲劳破坏，即认为可以承受无穷多次应力循环。对于没有渐近线的 S-N 曲线，规定经历2×107次应力循环而不发生疲劳破坏，即认为可以承受无穷多次应力循环。 ? 疲劳极限与应力-寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2)需要指出的是，裂纹的生成和扩展是一个复杂过程，它与构件的外形、尺寸、应力变化情况以及所处的介质环境等都有关系。因此，对于承受交变应力的构件，不仅在设计中要考虑疲劳问题，而且在使用期限内需要进行中修或大修，以检测构件是否发生裂纹及裂纹扩展的情况。对于某些维系人民生命财产的重要构件，还需要作经常性的检测。乘坐火车时你会注意到，火车停驶后，都有铁路工人用小铁锤轻轻敲击车厢车轴的情景。这便是检测车轴是否发生裂纹，以防止发生突然事故的一种简易手段。因为火车车厢及所载旅客的重力方向不变，而车轴不断转动，其横截面上任意一点的位置均随时间不断变化，故该点的应力亦随时间而变化，车轴因而可能发生疲劳破坏。用小铁锤敲击车轴，可以根据声音直观判断是否存在裂纹以及裂纹扩展的程度。 ? 疲劳极限与应力－寿命曲线 第12章B 动载荷与疲劳强度概述(2) ? 影响疲劳寿命的因素 第12章B 动载荷与疲