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§14–１ 概 述 * 第十四章 疲劳强度 §14–1 概述 §14–2 交变应力的几个名词术语 §14–3 材料持久限及其测定 §14–4 构件持久限及其计算 §14–5 对称循环下构件的疲劳强度计算 §14–6 非常温静载下材料力学性能简介 一、交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这 种应力称为交变应力。 折铁丝 P P 二、疲劳破坏的发展过程: 1.亚结构和显微结构发生变化，从而永久损伤形核。 2.产生微观裂纹。 3.微观裂纹长大并合并，形成“主导”裂纹。 4.宏观主导裂纹稳定扩展。 5.结构失稳或完全断裂。 材料在交变应力下的破坏，习惯上称为疲劳破坏。 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） §14–2 交变应力的几个名词术语 一、循环特征： 三、应力幅： 二、平均应力： sm smin smax sa T t s sm t 四、几种特殊的交变应力： 1.对称循环： smin smax sa T s t s 2.脉动循环： 3.静循环： 五、稳定交变应力：循环特征及周期不变。 smin smax sa t s sm 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 ，螺纹内径为 d=11.5mm，试求 ?a 、?m 和 r。 解： §14–3 材料持久限及其测定 一、材料持久限(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—循环基数。 ?r—材料持久限。 ?A—名义持久限。 N(次数) s NA sA sr N0 §14–4 构件持久限及其计算 一、构件持久限—?r 0 ?r0 与 ?r 的关系： 1. K? —有效应力集中系数： 2. ?? —尺寸系数： 3. ? —表面质量系数： 如果循环应力为剪应力，将上述公式中的正应力换为剪应力即可。 对称循环下 ，r= -1 。上述各系数均可查表而得。 例2 阶梯轴如图，材料为铬镍合金钢，?b=920MPa，?–1= 420MPa ，?–1= 250MPa ，分别求出弯曲和扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数。 解：1.弯曲时的有效应力集中系数和尺寸系数 由图表查有效应力集中系数 由表查尺寸系数 f50 f40 r=5 2.扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数 由图表查有效应力集中系数 应用直线插值法 由表查尺寸系数 §14–5 对称循环下构件的疲劳强度计算 一、对称循环的疲劳容许应力: 二、对称循环的疲劳强度条件: 例3 旋转碳钢轴上，作用一不变的力偶 M=0.8kN·m，轴表面经过精车，? b=600MPa，?–1= 250MPa，规定 n=1.9，试校核轴的强度。 解：① 确定危险点应力及循环 特征 为对称循环 f70 f50 r=7.5 M M ③ 强度校核 ② 查图表求各影响系数，计算构件持久限。 求K?： 求?? ：查图得 查图得 求? ：表面精车， ? =0.94 安全 §14–6 非常温静载下材料力学性能简介 一、应力速率对材料力学性能的影响 低碳钢 O s e 1 静荷载 2 动荷载 应力速率与屈服极限的关系 0 20 40 60 80 100 320300280260240220200 ss (MPa) s (MPa/s) · 二、温度对材料力学性能的影响 总趋势: 温度升高,E、?S 、?b下降； ?、? 增大。 温度下降,?b增大； ?、? 减小。 0 100 200 300 400 500 216177137700600500400300200100 10090 80 70 60 50 40 30 20 10 E d 温度对低碳钢力学性能的影响 20001750150012501000 750 500 250 0 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 d 80 70 60 50 40 30 20 10 0 温度对铬锰合金力学性能的影响 - - - P(kN) - - - - - - 0 5 10 15 302010 0 Dl(mm) - - - 0