[工学]北理工-工程力学课件22.ppt

§ 22.1 概述 § 22.2 惯性力问题 § 22.3 冲击问题 （重点） § 22.4 交变应力问题 § 22.5 断裂力学与损伤力学简介 （自学） 第22.4节 疲劳失效的概念及特点 疲劳失效的断口特征 疲劳失效的断口特征 疲劳破坏机理 疲劳破坏机理 疲劳破坏机理 典型的交变应力 典型的交变应力 典型的交变应力 例题22. 12 §22.4 交变应力问题 ?材料的持久极限 材料的持久极限 （2）同种材料在不同循环特征 的交变应力作用下的持久极限 对不同 r 值，进行试验测定。画出一组曲线： 持久极限可以理解为交变应力下的极限应力，但它与静载下的极限应力完全不同。 静载下的极限应力只需用材料破坏时的应力值 即可表示。而交变应力下的极限应力 必须用破坏时的最大工作应力 和循环次数 N才能表示清楚。 注意 不仅因材料不同而异，即使是同一种材料也会因循环特征r不同而异，还会因变形形式而异。 §22.4 交变应力问题 ?材料的持久极限 该曲线上任一点的横纵坐标之和就是该点所对应的那种循环特征下的持久极限 （1） 坐标系中任一点F对应一个具体的应力循环 （2）射线 OF与持久极限曲线的交点，表示该循环特征下的持久极限。只要F位于曲线之内 ，材料就不会发生疲劳失效 （3）工程上常用简化折线代替曲线，只需 、 、 即可作出。简化折线偏于安全。 材料的持久极限 §22.4 交变应力问题 ?对称循环下构件的持久极限 影响构件持久极限的基本因素 1． 应力集中： 2． 构件尺寸： 表面加工痕迹造成的疲劳裂纹源。 ? 构件的持久极限 表面质量因数? 尺寸因数?? 有效应力集中因数K? 材料（光滑小试样）的持久极限 构件外形突然变化造成的应力集中； 截面尺寸增大造成的裂纹萌生几率增加； 3． 表面质量： 1． 应力集中： 2． 构件尺寸： 表面加工痕迹造成的应力集中。 ? 构件的持久极限 构件截面尺寸变化造成的应力集中； 截面尺寸增大造成的裂纹萌生几率增加； 3． 表面质量： 材料的 越大， 越大； 外形变化越大， 越大。 注意 §22.4 交变应力问题 ?对称循环下构件的持久极限 影响构件持久极限的基本因素 (?- 1 )d ：无应力集中标准试件 (?- 1 )k ：有应力集中试件（除应力集中外， 其它均与标准试件同） 显然 1． 应力集中： 2． 构件尺寸： 表面加工痕迹造成的应力集中。 ? 构件的持久极限 构件截面尺寸变化造成的应力集中； 截面尺寸增大造成的裂纹萌生几率增加； 3． 表面质量： §22.4 交变应力问题 ?对称循环下构件的持久极限 影响构件持久极限的基本因素 一般尺寸 标准试件时, ?? 1 ；对于轴向拉压问题，因横截面上应力均匀分布，尺寸大小对?r 无影响，可取??= 1 。 (?-1 )d 标准试件的持久极限； (?-1 )? 大试件（除尺寸大外， 其它同标准试件） 1． 应力集中： 2． 构件尺寸： 表面加工痕迹造成的疲劳裂纹源。 ? 构件的持久极限 表面质量因数 构件外形突然变化造成的应力集中； 截面尺寸增大造成的裂纹萌生几率增加； 3． 表面质量： (?-1 )d 表面切削加工的标准式样的持久极限； (?-1 )? 表面其它加工、标准式样的持久极限。 §22.4 交变应力问题 ?对称循环下构件的持久极限 影响构件持久极限的基本因素 若想提高构件持久极限值，可对表面进行强化处理。使? ?1 。 §22.4 交变应力问题 ?构件的疲劳强度计算 对称循环下构件的强度条件 nf ：疲劳安全因数，一般取1.5~2.5 ：构件的最大工作应力 构件的许用应力 强度条件 §22.4 交变应力问题 ?构件的疲劳强度计算 对称循环下构件的强度条件 nf ：疲劳安全因数，一般取1.5~2.5 构件的许用应力 在机械设计中，通常采用比较安全因数的方法进行强度校核，即 工作安全因数(n? , n? )： 详见教科书P288 : 例题22.10 §22.4 交变应力问题 （1）非对称循环下构件的持久极限 非对称循环下构件的强度条件 将各点的纵坐标乘以 ，横坐标不动 各种因素只对属于动应力部分的?a 有影响， 而对属于静应力部分的?m 无影响。 A-B-C：材料的持久极限曲线 A′-C′-B：构件的持久 极限曲线 ?构件的疲劳强度计算 * 第22章 * * *