章交变应力与疲劳失效演示文稿

章交变应力与疲劳失效演示文稿第一页，共二十一页。（优选）章交变应力与疲劳失效第二页，共二十一页。交变应力：随时间周期性变化的应力。§11-1交变应力与疲劳失效第三页，共二十一页。齿轮传动：齿轮啮合点处的应力随时间作周期性变化，这

种应力就是交变应力。折铁丝PP第四页，共二十一页。应力循环：交变应力每重复变化一次的过程。

疲劳强度：抵抗疲劳破坏的能力。疲劳破坏：构件在交变应力的作用下发生的破坏。1．最大工作应力远小于材料强度极限，甚至小于屈服极限；破坏时的循环次数大约在105~107疲劳破坏的主要特点：2．无论塑性材料还是脆性材料都发生脆性断裂；3．断口具有明显的特征。交变应力长期作用下由于裂纹萌生、扩展而导致的脆性断裂。粗糙区裂纹源光滑区高周疲劳第五页，共二十一页。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。材料在交变应力下的破坏，习惯上称为疲劳破坏。第六页，共二十一页。三、疲劳破坏的特点:2.断裂发生要经过一定的循环次数3.破坏均呈脆断4.“断口”分区明显。

（光滑区和粗糙区）第七页，共二十一页。第八页，共二十一页。第九页，共二十一页。§11–2交变应力的几个名词术语一、循环特征：三、应力幅：二、平均应力：smsminsmaxsaTts第十页，共二十一页。smt四、几种特殊的交变应力：1.对称循环：sminsmaxsaTs第十一页，共二十一页。ts2.脉动循环：3.静循环：五、稳定交变应力：循环特征及周期不变。sminsmaxsatssmsmsminsmax第十二页，共二十一页。材料的持久极限与静载荷下强度极限的关系一般钢及常用合金钢：铸钢，可锻铸铁及铜合金

同一种材料在不同应力循环下的持久极限，对称循环的持久极限最小。第十三页，共二十一页。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：第十四页，共二十一页。§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第十五页，共二十一页。§11–4构件持久限及其计算一、构件持久限—r

0r0与r

的关系：1.K

—有效应力集中系数：2.

—尺寸系数：第十六页，共二十一页。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。第十七页，共二十一页。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f50f40r=5第十八页，共二十一页。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第十九页，共二十一页。§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:第二十页，共二十一页。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，