材力交变应力.ppt

四、构件的持久极限 综合以上三种因素，在对称循环下， 对切应力的对称循环，有： 除上述三种因素外，构件的工作环境，如温度、介质等也会影响持久极限值，也可用系数来修正。 构件的持久极限: 返回目录 §11.5 对称循环下构件的  疲劳强度计算 一、对称循环下构件的疲劳强度条件 许用应力： n—规定的安全系数 强度条件： 或 即： 故: ——安全因数形式 的强度条件 对扭转交变应力： 例11.1 某减速器第一轴，材料为碳钢，σb=520MPa, σ-1=220MPa，A-A截面上弯矩M=860N?m，键槽为端铣加工，若规定n=1.4。试校核A-A截面的强度。 解: 1. 计算工作应力 ——为对称循环 2. 确定系数 kσ、εσ、β 例11.1 某减速器第一轴，材料为碳钢，σb=520MPa, σ-1=220MPa，A-A截面上弯矩M=860N?m，键槽为端铣加工，若规定n=1.4。试校核A-A截面的强度。 解: 2. 确定系数 kσ,εσ,β 由P351图11.9a kσ=1.65 由P352表11.1 εσ=0.84 由P353表11.2 (采用插值法) 例11.1 某减速器第一轴，材料为碳钢，σb=520MPa, σ-1=220MPa，A-A截面上弯矩M=860N?m，键槽为端铣加工，若规定n=1.4。试校核A-A截面的强度。 解: 3. 疲劳强度校核 结论： 轴的疲劳强度满足要求。 返回目录 §11.6 不对称循环下构件的  疲劳强度计算 一、持久极限曲线 不同循环特征的 S - N 曲线 在给定循环特征 r下进行疲劳试验，可得到不同 r 值的持久极限 σr。 一、持久极限曲线 以σm为横坐标，σa为纵坐标，对任一应力循环，可在坐标系中确定一对应点P。 OP斜率: 可见，r 相同的应力循环在同一射线上，离原点越远，纵横坐标之和σmax越大， σr为临界值(P’为临界点)。 不同 r 对应的持久极限临界点连成的曲线。 持久极限曲线： 二、持久极限曲线的简化 由于需要较多的试验资料才能得到持久极限曲线，所以常采用简化的持久极限曲线。 常用的简化方法： 由对称循环、静载荷和脉动循环对应的三点A、B、C，连成折线代曲线。 三、持久极限曲线的修正 对实际构件，应考虑应力集中、构件尺寸、表面质量的影响，修正后得折线 EFB。 保证构件不发生疲劳也不发生塑性变形的区域是折线EKJ与坐标轴围城的区域 除满足疲劳强度外，还应保证σmax≤σs 斜线LJ： σmax=σm+σa=σs 四、不对称循环下构件的疲劳强度条件 式中: 若为扭转： 一般, 当r＞0时, 应补充静强度校核： 五、弯扭组合交变应力的强度条件 nσ、nτ为单一弯曲或扭转循环的工作安全因数 六、变幅交变应力 某些情况，例如行驶在崎岖路面上的汽车、受紊流影响的飞机等，应力幅随时间变化。 积累损伤理论: 当应力高于构件的持久极限时，每一应力循环都将使构件受到损伤，损伤积累到一定程度，便引起疲劳失效。 六、变幅交变应力 若构件在 σ1下的寿命为N1, 则 n1次循环形成的损伤: 若在σ1、σ2、σ3…作用下循环次数分别为：n1、n2、n3… 则损伤总和为： 当损伤总和等于1时，便造成疲劳失效。 返回目录 §11.7 提高构件疲劳强度的措施 * 一、 减缓应力集中 二、 降低表面粗糙度 构件表面加工质量对疲劳强度影响很大，疲劳强度要求较高的构件，应有较低的表面粗糙度。 三、增加表层强度 热处理方法 高频淬火 化学处理方法 渗碳，氮化 机械方法 喷丸，滚压 材料力学 第11章 交变应力 ? 影响持久极限的因素 ? 交变应力与疲劳失效 ? 交变应力的循环特征，应力幅 和平均应力 第11章 交变应力 ? 持久极限 ? 对称循环下构件的疲劳强度计算 ? 提高构件疲劳强度的措施 ? 不对称循环下构件的疲劳强度计算 返回目录 §11.1 交变应力与疲劳失效 一、交变应力 构件内随时间作周期性变化的应力。 实例1 轮齿根部 火车轮轴 实例2 电机偏心转子引起梁的振动 实例3 二、 疲劳失效 构件在交变应力作用下发生的破坏现象，称 为疲劳失效，简称疲劳。 三、 疲劳失效的特点 1) 构件长期在交变应力下工作，虽然最大工作 应力低于屈服极限，也会发生突然断裂； 2) 交变应力作用下的疲劳破坏，需要经过一定 数量的应力循环； 3) 构件在破坏前没有明显的塑性变形预兆，即 使韧性很好的材料，也呈现脆性断裂； 4) 金属材料的疲劳断