交变应力与疲劳强实用教案

1、1目录(ml)第1页/共27页第一页，共28页。2目录(ml)第2页/共27页第二页，共28页。3目录(ml)第3页/共27页第三页，共28页。4目录第4页/共27页第四页，共28页。5宏裂纹两侧时压、时离，似相互研磨，形成光滑区裂纹削弱的截面，应力增大到一定程度，在突加的外因（超载、冲击或振动）下突然断裂，断口出现粗糙区因裂纹尖端为3 3向应力状态故为出现脆性断裂目录第5页/共27页第五页，共28页。6 随着时间的变化，应随着时间的变化，应力在一固定的最小值和最力在一固定的最小值和最大值之间作周期性的交替大值之间作周期性的交替变化，应力每重复变化一变化，应力每重复变化一次的过程称为次的过程称

2、为(chn wi)(chn wi)一一个应力循个应力循环。环。一个应力循环tOminmax目录(ml)第6页/共27页第六页，共28页。7aalppt2dIPaIMyZZsin000minmaxydozyttomaxmin1123423目录(ml)第7页/共27页第七页，共28页。8广义应力广义应力S S：正应力时正应力时，S S = = 切应力时切应力时，S S = = SminSmin最小应力最小应力(yngl)(yngl)SmaxSmax最大应力最大应力(yngl)(yngl)目录SS第8页/共27页第八页，共28页。9平均应力2minmaxmSSS应力幅2minmaxSSS循环(xnh

3、un)(xnhun)特性（应力比）r r：maxminSSr maxminSSminmaxSSr minmaxnSS目录(ml)第9页/共27页第九页，共28页。10SSmanSmint0Sm0Smin目录minmax2maxmmminmax0 t Tmaxminmtmaxminm第10页/共27页第十页，共28页。11 发动机连杆大头螺钉发动机连杆大头螺钉(ludng)(ludng)工作时最大拉力工作时最大拉力Pmax = 58.3kNPmax = 58.3kN，最小拉力，最小拉力 Pmin Pmin =55.8kN=55.8kN，螺纹内径，螺纹内径 d=11.5mm d=11.5mm。求。

4、求 、m m 和和 r r。561MPa0.01155830042maxmaxAP537.2MPa0.01155580042minminAP12MPa25375612minmax549MPa2537561minmax2m0.957561537maxminr目录(ml)第11页/共27页第十一页，共28页。12目录第12页/共27页第十二页，共28页。13目录(ml)第13页/共27页第十三页，共28页。14目录(ml)第14页/共27页第十四页，共28页。15目录第15页/共27页第十五页，共28页。16(1)(1) 对于对于(duy)(duy)疲劳疲劳，决定寿，决定寿(2)(2)命的最重要因

5、素是命的最重要因素是应力应力(3)(3)幅幅 。(2) (2) 材料的疲劳寿命材料的疲劳寿命N N 随应力随应力(yngl)(yngl)幅幅SaSa的增大而减的增大而减小。小。(3) (3) 存在这样一个最大应力，低于该应力，疲劳破存在这样一个最大应力，低于该应力，疲劳破坏不会发生，该最大应力称为坏不会发生，该最大应力称为，记为，记为Sr ，如对称循环下的疲劳极限为如对称循环下的疲劳极限为S-1，脉动循环下为，脉动循环下为S0。 O目录第16页/共27页第十六页，共28页。17低碳钢，静强度极限低碳钢，静强度极限MPa500400b弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限 MPa220170)(b1 - 拉压

6、疲劳极限拉压疲劳极限 MPa160120)(t1 -目录(ml)第17页/共27页第十七页，共28页。18（1 1）应力）应力(yngl)(yngl)集中的影集中的影响；响；（2 2）构件尺寸的影响；）构件尺寸的影响；（3 3）表面加工质量的影响；）表面加工质量的影响；目录第18页/共27页第十八页，共28页。19目录第19页/共27页第十九页，共28页。20 疲劳试验表明，常幅疲劳在常温(chngwn)(chngwn)、无腐蚀环境下，应力幅和循环次数N N 间存在对数关系：或 其中、a a是与构件及连接类别(libi)(libi)有关的两个参数。和的对数关系曲线目录(ml)第20页/共27页

7、第二十页，共28页。21常幅疲劳(plo)(plo)许用应力幅的实用表达式： C C 是与构件和连接(linji)(linji)的种类及其受力情况有关的参数。列于教材表6-16-1。 上式适用于焊接钢结构的各类构件和连接。构件连接的分类(fn li)(fn li)列于教材表6-26-2。目录第21页/共27页第二十一页，共28页。22minmaxminmax7 . 0钢结构设计规范中规定，循环次数N105时，应进行疲劳计算；而应力循环中不出现拉应力不需验算疲劳强度。目录第22页/共27页第二十二页，共28页。23一焊接箱型钢梁在跨中截面受到Fmin=10kNFmin=10kN和Fmax=Fma

8、x=100kN100kN的常幅交变荷载作用，跨中截面对其形心主轴z z的惯性矩Iz=68.5Iz=68.510-6m410-6m4。该梁由手工焊接而成，属第四类构件，欲使构件在服役期限内，能经受(jngshu)2(jngshu)2106106次交变荷载作用，试校核其疲劳强度。目录(ml)第23页/共27页第二十三页，共28页。24危险点在跨中下翼缘处a点，其最大、最小拉应力(yngl)为： MPa83.64m105 .68)m1015. 0)(m875. 0)(N1050(463maxmaxzaIyMMPa48. 6m105 .68)m1015. 0)(m875. 0)(N105(463minminzaIyM应力幅 MPa35.58minmax目录(ml)第24页/共27页第二十四页，共28页。25（2）确定许用应力(yngl)幅，校核疲劳强度 由表6-16-1查得第四类构件(g