材料力学课件（合肥工业大学）第14章 材料的疲劳与断裂.pptVIP

第14章（目录） §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理（目录） 一、疲劳的概念 一、疲劳的概念 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 二、疲劳破坏的实例 三、疲劳破坏的机理 三、疲劳破坏的机理 三、疲劳破坏的机理 四、交变应力的种类 四、交变应力的种类 四、交变应力的种类 四、交变应力的种类 四、交变应力的种类 §14.4 S—N曲线及疲劳极限的测定（目录） 一、疲劳的强度指标 一、疲劳的强度指标 二、疲劳极限的测定方法 二、疲劳极限的测定方法 二、疲劳极限的测定方法 二、疲劳极限的测定方法 §14.5 构件的疲劳极限（目录） 一、构件外形的影响 二、构件尺寸的影响 三、构件表面质量的影响 四、构件各种因素的影响 §14.6 基于疲劳极限的无限寿命设计法（目录） 一、定义 结束 §14.5 构件的疲劳极限 考虑上述各因素的影响，在对称循环下，构件的持久极限为 拉压、弯曲： 扭转： 四、构件各种因素的影响 第十四章 材料的疲劳与断裂 §14.6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 材料力学 §14.1 概述* §14.2 固体材料的理论断裂强度和应力判据* 第十四章 材料的疲劳与断裂 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 §14.4 S-N曲线及疲劳极限的测定 §14.5 构件的疲劳极限 §14.6 基于疲劳极限的无限寿命设计法 第十四章 材料的疲劳与断裂 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 一、疲劳的概念 二、疲劳破坏的实例 三、疲劳破坏的机理 四、交变应力的种类 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 轮轴表面A点的正应力 式中 称为应力幅 交变应力——随时间作周期性变化的应力 一、疲劳的概念 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 疲劳失效——在交变应力作用下发生的突然断裂现象 交变应力引起的破坏与静应力引起的破坏截然不同 疲 劳 实践表明： 一、疲劳的概念 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 ? 40人死亡； ? 14人受伤； ? 直接经济损失631万元。 1999年1月4日，我国重庆市綦（qi）江县彩虹桥发生垮塌，造成： 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 力学问题： 大部队过桥时不能齐步走？ 人跑步时脚上的力量有多大？ 冲击载荷 与跑步的次数的关系？ 损伤累积与结构寿命 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 人跑步时脚上的力量有多大？ 脚上的力量 假设人体重量为750N 3000N 3500N 4500N 6000N 12500N 二、疲劳破坏的实例 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 疲劳失效的特点： 2.即使塑性较好的材料，断裂前也没有明显的塑性 变形，呈脆性断裂破坏； 1.构件内的最大应力小于屈服应力时，会发生突然 断裂； 3.断口明显地分为光滑区和粗糙区。 三、疲劳破坏的机理 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 疲劳失效过程： 产生微观裂纹（称为疲劳源或裂纹源）； 2.在微裂纹的尖端产生应力 1.在足够大的交变应力作用下，构件内的最大应力作 用处或缺陷处，沿最大切应力作用面形成滑移带， 3.随着交变应力继续作用， 集中，在交变应力的作用 下，微裂纹扩展，形成宏 观裂纹； 宏观裂纹扩展，最终构件 断裂。 三、疲劳破坏的机理 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 疲劳失效实质： 疲劳失效是很危险的，因为构件中的裂纹很小，不易发现，在名义应力低于抗拉强度（甚至低于屈服应力）的情况下，会突然发生断裂。 由于材料中裂纹的形成和扩展的结果 已有资料表明：承受交变应力构件的失效（如飞机、火车和机器）绝大部分是疲劳失效。 三、疲劳破坏的机理 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 强迫振动的梁，其任一点的应力随时间周期变化 ?j——梁在静平衡位置时的应力 ?max——梁在最大位移时的应力 ?min ——梁在最小位移时的应力 四、交变应力的种类 §14.3 材料的疲劳破坏特征及机理 一个应力循环——重复变化一次的过程 循环次数——应力重复变化