材料力学课件ppt-11交变应力（结束）

材料力学第十一章交变应力 第十一章交变应力§11–1概述§11–2交变应力的几个名词术语§11–3材料持久限及其测定§11–4构件持久限及其计算§11–5对称循环下构件的疲劳强度计算 §11–１概述一、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PP目录 目录 动载荷/交变应力以火车轮轴为例：PPmnAt12341A点应力：1-2-3-4-1tA目录 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。交变应力材料在交变应力下的破坏，习惯上称为疲劳破坏。目录 动载荷/交变应力三、疲劳破坏的特点：1、交变应力下构件的强度远小于静载荷作用下的强度极限，甚至小于屈服极限。2、破坏时，不论是脆性材料和塑性材料，均无明显的塑性变形，且为突然断裂，通常称疲劳破坏。3、疲劳破坏的断口，可分为光滑区及晶粒粗糙区。在光滑区可见到微裂纹的起始点（疲劳源），周围为中心逐渐向四周扩展的弧形线。 动载荷/交变应力四、疲劳破坏产生的机理：交变应力超过一定的限度，在构件上应力集中处，产生微裂纹，再向四周扩展，形成宏观裂纹，而不断扩展。扩展中裂纹表面摩擦，形成光滑区；随着裂纹的扩展，形成弧形。当表面被削弱至不能承受所加载荷而断裂，即为脆断粗糙区。疲劳破坏产生的过程可概括为：裂纹形成裂纹扩展断裂 1、应力循环:一点的应力由某一数值开始，经过一次完整的变化又回到这一数值的一个过程。tT最大应力：；最小应力：；平均应力：应力幅：循环特征：且§11–2交变应力的几个名词术语目录 动载荷/交变应力以上五个特征值中，只有二个是独立的。满足具体描述一种交变应力，可用最大应力和循环应力r，或用平均应力和应力幅值。2、几种典型的交变应力情况不稳定的交变应力：、不是常量，为变化的（不等幅情况）。稳定的交变应力：、均不变，为常数（等幅情况）； （1）对称循环：如受弯的车轴tt，（2）非对称循环： （a）脉动循环：如齿轮t（b）静应力：如拉压杆t 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：交变应力 §11–3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)sNAsAsrN0目录 §11–4构件持久限及其计算一、构件持久限—r0r0与r的关系：1.K—有效应力集中系数：2.—尺寸系数：交变应力目录 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。交变应力 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交变应力f50f40r=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交变应力 §11–5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:交变应力目录 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交变应力f70f50r=7.5MM 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安全交变应力