材料力学（第2版）课件：交变应力.pptx

1交变应力

§13.1概述§13.2交变应力的有关参数§13.3材料的持久极限§13.4构件的持久极限§13.5对称循环下构件的疲劳强度计算§13.6提高构件疲劳强度的主要措施交变应力2

§13.6持久极限曲线及其简化§13.7非对称循环下构件的疲劳强度计算§13.8弯扭组合交变应力下构件的疲劳强度计算§13.9提高构件疲劳强度的主要措施交变应力3

一、什么叫交变应力？13.1概述FF4

13.1概述ωFF一个应力循环1234?Ayt2t1t4t3应力随时间作周期性交替变化的应力叫作交变应力。sto?max?min5

13.1概述FdG静平衡位置最小位移位置最大位移位置6st?max?min?st

13.1概述?toF7

二、疲劳破坏及其特点13.1概述疲劳破坏构件交变应力脆断疲劳破坏的特点1.脆断2.无明显塑性变形,突然脆断3.断口分成两个区域8．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

13.1概述9

13.1概述三、疲劳破坏的原因及危害疲劳破坏的原因应力集中交变应力脆断疲劳破坏的危害！后果严重裂纹源裂纹扩展10．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1113.2交变应力的有关参数一.参数1.循环特征r当r=?1时——对称循环除r=?1外——非对称循环st?max?min?st

1213.2交变应力的有关参数2.平均应力3.应力幅?ms?mint?max?a?a

1313.2交变应力的有关参数4.表示法s?a?m?mint?max?a

1413.2交变应力的有关参数5．关系五个参数只有两个是独立的当在循环过程中保持不变—稳定的交变应力随时变化—不稳定的交变应力

1513.2交变应力的有关参数对称循环二、几种典型的交变应力sto

1613.2交变应力的有关参数?t脉动循环t?

1713.2交变应力的有关参数静应力tσ

18t?t?非对称循环一般情况13.2交变应力的有关参数

1913.3材料的持久极限一、材料的持久极限实践表明，在交变应力工作下构件，最大工作应力低于屈服极限就可能发生疲劳破坏。承受交变应力的试件，在疲劳破坏前所经历的应力循环次数称为持久寿命，用N表示。N与?max有关，?max越大，N越小，?max越小，N越大。通常将试件经受无限多次应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力的最高限称为材料的持久极限。用?r表示。

2013.3材料的持久极限同一种材料?r(?r)随r变以低碳钢在对称循环下：拉(压)弯曲扭转同一种基本变形下的?r(?r),?-1最低。

2113.3材料的持久极限二.对称循环时材料持久极限的测定纯弯曲疲劳试验取一组标准尺寸光滑小试件8~10根第一根试件第二根试件比第一根减小20~40MPa循环N2试件电动机计数器FF

2213.3材料的持久极限N0—循环基数对称循环下材料的持久极限。N0~??1S—N曲线NN0不疲劳．．．N1N2疲劳曲线持久极限—材料经无限次应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力。

2313.4构件的持久极限材料的持久极限σr标准光滑小试件试验测得相同材料构件的持久极限?0r?0r＜?r一.影响构件的持久极限?0r的因素1.构件的外形影响2.构件尺寸的影响3.构件表面质量影响

24对称循环下，拉（压）、弯曲、扭转1.构件的外形影响应力集中外形（孔、槽、台阶）有效应力集中系数Kσ、K?13.4构件的持久极限

25尺寸系数εσ相同σb，横截面尺寸增大，持久极限降低。2.构件尺寸的影响对称循环下，13.4构件的持久极限

263.构件表面质量影响忽略次要因素：工作环境（温度、介质等）载荷频率等表面质量系数β11对称循环下，二.构件持久极限表达式对称循环下，13.4构件的持久极限

2713.5对称循环下构件的疲劳强度计算对称循环下，构件具有无限寿命的疲劳强度公式。

2813.5对称循环下构件的疲劳强度计算材料的持久极限σ-1构件的持久极限σ0-1构件工作时的最大应力σmax采用安全系数法

2913.6持久极限曲线及其简化材料的持久极限曲线相同材料