第十四章超静定结构ppt课件

1、第十四章第十四章 交变应力交变应力14.1 14.1 概述概述zyR 交变应力交变应力 (alternative stress ） 应力随时应力随时 间周期性变化间周期性变化FQFFMFaFaaFDCBAKtKKKtIMRysintKzyRtKtIMRysint 1.平均应力平均应力tS一个应力循环一个应力循环SmaxSminSaSm2.应力幅应力幅2minmaxSSSm 2minmaxSSSa S为广义应力为广义应力 3. 循环特性应力比）循环特性应力比）maxminSSr SminSmaxtS1maxmin SSrmax;0SSSam StSmax0maxmin SSr2maxSSSam

2、1maxmin SSrSS0;minmax amSSSS静应力静应力 r = 1maxminSSr 对称循环对称循环 r = 1脉动循环脉动循环 r = 0 （）14.2 14.2 疲劳失效与疲劳极限疲劳失效与疲劳极限一、疲劳失效一、疲劳失效(fatigue failure) 材料和构件在交变应力作用下材料和构件在交变应力作用下发生的破坏。发生的破坏。疲劳源区疲劳源区 Q275钢，钢， s b=520 MPa , 但当但当 s max=220 MPa 时时, 弯曲对称循环不弯曲对称循环不 到到107 次即发生疲劳断裂。次即发生疲劳断裂。晶粒晶粒 三、三、 疲劳破坏的机理疲劳破坏的机理五、关于疲

3、劳问题的研究五、关于疲劳问题的研究 最早的疲劳问题：最早的疲劳问题： 19世纪初机车轴疲劳断裂世纪初机车轴疲劳断裂 最早的疲劳实验：最早的疲劳实验： 1829，W.A.艾伯特德）艾伯特德） 矿山提升焊接链反复加载，矿山提升焊接链反复加载，105 次断裂次断裂 最早用最早用“疲劳一词：疲劳一词： 1839，J.V.彭赛利法）彭赛利法）第一个系统研究疲劳问题的人：第一个系统研究疲劳问题的人： A.沃勒德沃勒德18471889 完成完成多种疲劳试验，多种疲劳试验，1850年发明旋转弯曲年发明旋转弯曲疲劳试验机疲劳试验机 20世纪：世纪： 40年代以前，设计都是采用静强年代以前，设计都是采用静强度计算

4、方法，遇到交变荷载则加大安度计算方法，遇到交变荷载则加大安全系数或降低许用应力。全系数或降低许用应力。六、疲劳试验六、疲劳试验 目的：测定疲劳强度指标目的：测定疲劳强度指标 设备：疲劳试验机设备：疲劳试验机 试件：光滑小试件试件：光滑小试件 记录参数：记录参数： S 交变应力最大值交变应力最大值smax 或或tmax。 N 疲劳寿命，发生疲劳断裂疲劳寿命，发生疲劳断裂 试件所经历的应力循环次数。试件所经历的应力循环次数。SOS 对于有渐近线的对于有渐近线的S SN N 曲线，规曲线，规定经历定经历107107次应力循环而不发生疲劳次应力循环而不发生疲劳破坏，即认为可以承受无数多次应破坏，即认为

5、可以承受无数多次应力循环。力循环。 对于没有渐近线的对于没有渐近线的S SN N 曲线，曲线， 规定经历规定经历 2 2107107108 108 次应力循次应力循环而不发生疲劳破坏，即认为可以环而不发生疲劳破坏，即认为可以承受无数多次应力循环。承受无数多次应力循环。 N0 = 107钢）钢） 或或 N0=2107108 （有色金属）（有色金属） 称为循环基称为循环基数数 疲劳寿命疲劳寿命 N = N0 而不发生疲劳破坏而不发生疲劳破坏 的交变应力最大值，称为材料的条件疲劳的交变应力最大值，称为材料的条件疲劳 极限。极限。 持久极限和条件疲劳极限可统称疲劳持久极限和条件疲劳极限可统称疲劳 极限

6、。极限。NSN0Sr构件的持久极限疲劳极限）构件的持久极限疲劳极限）（一影响因素对称循环为例）（一影响因素对称循环为例） 1. 构件外形构件外形 有效应力集中系数有效应力集中系数 11K 1 1光滑试件的疲劳极限光滑试件的疲劳极限 1 1有应力集中试件的疲劳极限有应力集中试件的疲劳极限14.3 14.3 影响疲劳极限的因素影响疲劳极限的因素应力集中的影响应力集中的影响11dd11弯曲弯曲11111d1K1d1K12.4 12.4 对称循环疲劳强度校核对称循环疲劳强度校核 无限寿命设计方法中，对称循环下的无限寿命设计方法中，对称循环下的疲劳强度设计疲劳强度设计安全系数法安全系数法 对于对称切应力循环，将上式中下标对于对称切应力循环，将上式中下标 s 换成换成 t 即可。即可。max1dnmax1K n12.5 12.5 提高