构件疲劳强度疲劳课件

第六章疲劳

§6–1

交变应力的概念§6–3持久极限§6–2疲劳的概念§6–4提高构件疲劳强度的措施第六章疲劳

§6–1交变应力的概念§6–3持久极§6–1

交变应力的概念

一、交变应力(Alternatingstress)

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.APtσ§6–1交变应力的概念

一、交变应力(Alternatin二、产生的原因例题1一简支梁在梁中间部分固接一电动机,由于电动机的重力作用产生静弯曲变形,当电动机工作时,由于转子的偏心而引起离心惯性力.由于离心惯性力的垂直分量随时间作周期性的变化,梁产生交变应力.

1、载荷做周期性变化

2、载荷不变,构件点的位置随时间做周期性的变化

二、产生的原因例题1一简支梁在梁中间部分固接一电动机,静平衡位置ωttstmaxmin静平衡位置ωttstmaxmin第十一章供应链管理【知识目标】

理解供应链管理的概念，以及供应链管理与物流管理的区别,掌握供应链管理的基本内容与原则。【能力目标】

能够站在单个企业的角度模拟供应链，通过供应链管理提出优化方案，加深对合作伙伴关系的认识和理解。【素质目标】

要认识到现代物流企业的开放性，企业你中有我，我中有你，任何企业都不能独立运作，只有合作才能实现共赢。第十一章供应链管理【知识目标】【引入案例】沃尔玛的供应链物流战略

在1979年，凯玛特是零售业的巨头之一，拥有1891家商店，平均每家商店的收入为725万美元。当时的沃尔玛只是美国南方的一个小零售商，只有229家商店，每家商店的收入也只是凯玛特的一半。在十余年时间里，沃尔玛改变了自己。1992年，沃尔玛的每平方英尺的销售额最高，并且在所有零售商中，其库存周转次数和运营利润都是最高的。如今，沃尔玛是世界上最大、利润最高的零售商。沃尔玛是如何成功的呢？其起点在于坚持不懈地致力于满足顾客的需要。它的目标是保证顾客无论何时何地都能买到所需的商品，以及优化成本结构，提供具有竞争力的定价。实现这个目标的关键在于使库存的连续补充成为其核心战略。通过直接转运技术，商品被源源不断地送达沃尔玛的仓库，在那里商品不作停留就被分送到各商店。这个战略大大降低了沃尔玛的销售成本，并使其向顾客提供天天低价成为可能。沃尔玛的物流战略是什么？以后如何转向或改变经营战略？【引入案例】沃尔玛的供应链物流战略

在1979年，第一节供应链概述任何一个企业都不能孤立地生存，它需要市场、企业以及人的支持。这些市场、企业和人联系在一起，上下环节之间表现为供给与需求的关系，从而形成了一条长长的供应链。事实上，供应链是早已客观存在的的事物。第一节供应链概述任何一个企业都不能孤立地生存，它需要市场一、供应链的概念供应链是指产品生产和流通过程中所涉及的原材料供应商、制造商、批发商、零售商以及最终消费者组成的供需网络，即由原材料获取、物料加工和制造直至将成品送到用户手中，这一完整过程所涉及的企业和企业部门组成的网络。这个概念强调了供应链的战略伙伴关系，从形式上看，客户是在购买商品，但实质上客户是在购买能带来效益的价值。各种物料在供应链上移动，是一个不断采用新技术投入劳动，增加其技术含量或附加价值的过程，因此，供应链不仅是一条联接供应商到用户的物料链、信息链、资金链，而且是一条价值增值链。物料在供应链上因加工、包装、运输等关系而增加其价值，给相关企业都带来收益。例如，一件产品，其原材料由供应商提供，运输到生产部门，在产品制成后，又被运送到配送中心，最终被卖给消费者。实际生活中的供应链往往涉及多种产品、多级生产和配送，并且不断处于变化中。供应链具有如下的特征：复杂性、动态性、面向用户需求和交叉性。一、供应链的概念供应链是指产品生产和流通过程中所涉及的原材料二、供应链结构模型根据供应链的定义，供应链的结构可以用下图来表示，如图11-1所示：图11-1供应链的网链结构模型从图5-1可以看出，供应链由所有加盟的节点企业组成，其中一般有一个核心企业（可以是产品制造企业，也可以是大型零售企业，如美国的沃尔玛)。节点企业在需求信息的驱动下和信息共享的基础上，通过供应链的职能分工与合作(生产、分销、零售等)，以资金流、物流或/和服务流为媒介实现整个供应链的不断增值。二、供应链结构模型根据供应链的定义，供应链的结构可以用下图来三、供应链的类型根据不同的划分标准，我们可以将供应链分为以下几种类型。1．稳定的供应链和动态的供应链根据供应链存在的稳定性划分，可以将供应链分为稳定的和动态的供应链。基于相对稳定、单一的市场需求而组成的供应链稳定性较强，而基于相对频繁变化、复杂的需求而组成的供应链动态性较高。在实际管理运作中，需要根据不断变化的需求，相应地改变供应链的组成。三、供应链的类型根据不同的划分标准，我们可以将供应链分为以下2．平衡的供应链和倾斜的供应链根据供应链容量与用户需求的关系可以划分为平衡的供应链和倾斜的供应链。一个供应链具有一定的、相对稳定的设备容量和生产能力（所有节点企业能力的综合，包括供应商、制造商、运输商、分销商、零售商等），但用户需求处于不断变化的过程中，当供应链的容量能满足用户需求时，供应链处于平衡状态，而当市场变化加剧，造成供应链成本增加、库存增加、浪费增加等现象时，企业不是在最优状态下运作，供应链则处于倾斜状态。2．平衡的供应链和倾斜的供应链用户需求供应链的容量用户需求供应链的容量图11-2平衡的供应链和倾斜的供应链

平衡的供应链可以实现各主要职能（采购/低采购成本、生产/规模效益、分销/低运输成本、市场/产品多样化和财务/资金运转快）之间的均衡。用户需求供应链的容量用户需求供应链的容量图11-2平衡的供3．盟主型供应链和非盟主型供应链根据供应链的主导主体控制能力可以将供应链分为盟主型供应链和非盟主型供应链。所谓盟主型供应链，即某一成员在供应链中占有主导地位，对其他成员具有很强的辐射能力和吸引能力，通常称该企业为核心企业或主导企业。盟主型供应链相对于非盟主型供应链，是比较典型的一种供应链类型。从供应链的主导主体分析，可以将供应链划分为制造企业主导供应链、商业企业主导供应链和第三方物流企业主导供应链等形式。3．盟主型供应链和非盟主型供应链例题2火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变.即弯矩基本不变.PP横截面上A点到中性轴的距离却是随时间t

变化的.假设轴以匀角速度

转动.tzAA的弯曲正应力为

是随时间t

按正弦曲线变化的t12341O例题2火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变.P交变应力的疲劳破坏与静应力下的破坏有很大差异,故表征材料抵抗交变应力破坏能力的强度指标也不同.下图为交变应力下具有代表性的正应力—时间曲线.

三.交变应力的循环特征、应力幅和平均应力交变应力的疲劳破坏与静应力下的破坏有很大差异,故表征材料抵抗一个应力循环(一)、基本参数应力每重复变化一次,称为一个应力循环Ot在拉,压或弯曲交变应力下在扭转交变应力下maxmin最小应力和最大应力的比值称为循环特征.用r表示.1.应力循环2.循环特征一个应力循环(一)、基本参数应力每重复变化一次,称Ot在拉3、应力幅(Stressamplitude)

最大应力和最小应力的差值的的二分之一,称为交变应力的应力幅.用σa

表示O一个应力循环tmaxminaa4、平均应力最大应力和最小应力代数和的一半,称为交变应力的平均应力.用σm表示.3、应力幅(Stressamplitude)O一个应力循环(二)、交变应力的分类1、对称循环在交变应力下若最大应力与最小应力等值而反号.Omaxmint

min=-max或min=-maxr=-1时的交变应力,称为对称循环交变应力.(二)、交变应力的分类1、对称循环在交变应力下若最大应力（1）若非对称循环交变应力中的最小应力等于零（

min）r=0的交变应力,称为脉动循环交变应力

时的交变应力,称为非对称循环交变应力.Omaxmin=0t2.非对称循环（1）若非对称循环交变应力中的最小应力等于零（min）（2）r>0为同号应力循环;r<0为异号应力循环.（3）构件在静应力下,各点处的应力保持恒定，即max=min.

若将静应力视作交变应力的一种特例,则其循环特征Omaxmin=0t（2）r>0为同号应力循环;r<0为异号应力循例题3

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：交变应力例题3发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax=58.3§6–2疲劳材料在交变应力作用下的破坏习惯上称为疲劳破坏（1）交变应力的破坏应力值一般低于静载荷作用下的强度极限值,有时甚至低于材料的屈服极限.

（2）无论是脆性还是塑性材料,交变应力作用下均表现为脆性断裂,无明显塑性变形.（3）断口表面可明显区分为光滑区与粗糙区两部分.1.疲劳破坏的特点§6–2疲劳材料在交变应力作用下的破坏习惯上

材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次重复,其循环次数与应力的大小有关.应力愈大,循环次数愈少.裂纹缘光滑区粗糙区

用手折断铁丝,弯折一次一般不断,但反复来回弯折多次后,铁丝就会发生裂断,这就是材料受交变应力作用而破坏的例子.

因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突然发生的,极易造成严重事故.据统计,机械零件,尤其是高速运转的构件的破坏,大部分属于疲劳破坏.材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次重复,其循（1）裂纹萌生在构件外形突变或材料内部缺陷等部位,都可能产生应力集中引起微观裂纹.分散的微观裂纹经过集结沟通,将形成宏观裂纹.（2）裂纹扩展已形成的宏观

裂纹在交变应力下逐渐扩展.（3）构件断裂裂纹的扩展使构件截面逐渐削弱,削弱到一定极限时,构件便突然断裂.2、疲劳过程一般分三个阶段(Thethreephasesoffatigueprocess)（1）裂纹萌生在构件外形突变或材料内部缺陷等部位,都可能§6–3持久极限一、材料持久极限(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）通过测定一组承受不同最大应力试样的疲劳寿命,以最大应力max

为纵坐标,疲劳寿命N为横坐标,即可绘出材料在交变应力下的应力—疲劳寿命曲线,即－N曲线.§6–3持久极限一、材料持久极限(疲劳极限)

循环

当最大应力降低至某一值后,－N

曲线趋一水平,表示材料可经历无限次应力循环而不发生破坏,相应的最大应力值max称为材料的疲劳极限或耐劳极限.用r

表示.max，1-1max，2N1N212Nmax三、测定方法(Testmeasures)

将材料加工成最小直径为7～10mm,表面磨光的试件,每组试验包括6～10根试件.

在纯弯曲变形下,测定对称循环的持久极限技术上较简单.对于铝合金等有色金属,σ－N曲线通常没有明显的水平部分,一般规定疲劳寿命N0=108时的最大应力值为条件疲劳极限,用

.N0表示疲劳寿命当最大应力降低至某一值后,－N曲线趋一水平应力－寿命曲线(S-N曲线)应力－寿命曲线(S-N曲线)两种试验的应力－寿命曲线O每一应力水平只有一个试样的数据O每一应力水平有一组试样的数据两种试验的应力－寿命曲线O每一应力水平只有O每一应力水平有S(stress)–N(cyclestofailure)curves.Ferrousand(B)nonferrousmetals;S-1:theendurancelimit.S(stress)–N(cyclestofailPPPPaa第二根试件第一根试件N1N2略小于-1max，1max，2N1N212Nmaxr表示循环特征如-1表示对称循环材料的疲劳极限.PaPPPPaa第二根试件第一根试件N1N2略小于-1max§6-4

提高构件疲劳强度的措施一、构件外形的影响

若构件上有螺纹,键槽,键肩等,其持久极限要比同样尺寸的光滑试件有所降低.其影响程度用有效应力集中系数表示§6-4提高构件疲劳强度的措施一、构件外形的影响二、构件尺寸的影响

(theeffectofmembersides)大试件的持久极限比小试件的持久极限要低尺寸对持久极限的影响程度，用尺寸系数表示光滑大试件的持久极限光滑小试件的持久极限二、构件尺寸的影响

(theeffectofmembe

右边表格给出了在弯、扭的对称应力循环时的尺寸系数.

直径d(mm)碳钢合金钢

各种钢

>20～30

0.91

0.83

0.89

>30～40

0.88

0.77

0.81

>40～50

0.84

0.73

0.78

>50～60

0.81

0.70

0.76

>60～70

0.78

0.68

0.74

>70～80

0.75

0.66

0.73

>80～100

0.73

0.64

0.72

>100～120

0.70

0.62

0.70

>120～150

0.68

0.60

0.68

>150～500

0.60

0.54

0.60

表1尺寸系数右边表格给出了在弯、扭的对称应力循环时的尺寸系数.三、构件表面状态的影响

(theeffectofmembersurfacestate)

实际构件表面的加工质量对持久极限也有影响,这是因为不同的加工精度在表面上造成的刀痕将呈现不同程度的应力集中.

若构件表面经过淬火、氮化、渗碳等强化处理,其持久极限也就得到提高.表面质量对持久极限的影响用表面状态系数β表示其他加工情况的构件的持久极限表面磨光的试件的持久极限三、构件表面状态的影响

(theeffectofmem

综合考虑上述三种影响因素，构件在对称循环下的持久极限b为表面状态系数为有效应力集中系数为尺寸系数为表面磨光的光滑小试件的持久极限

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.综合考虑上述三种影响因素，构件在对称循环下的持久极限b为表提高构件疲劳强度的途径

所谓提高疲劳强度，通常是指在不改变构件的基本尺寸和材料的前提下，通过减小应力集中和改善表面质量，以提高构件的疲劳极限。通常有以下一些途径：

缓和应力集中：截面突变处的应力集中是产生裂纹以及裂纹扩展的重要原因，通过适当加大截面突变处的过渡圆角以及其它措施，有利于缓和应力集中，从而可以明显地提高构件的疲劳强度。提高构件疲劳强度的途径所谓提高疲劳强度，通提高构件表面层质量：在应力非均匀分布的情形（例如弯曲和扭转）下，疲劳裂纹大都从构件表面开始形成和扩展。因此，通过机械的或化学的方法对构件表面进行强化处理，改善表面层质量，将使构件的疲劳强度有明显的提高。提高构件表面层质量：

表面热处理和化学处理（例如表面高频淬火、渗碳、渗氮和氰化等），冷压机械加工（例如表面滚压和喷丸处理等），都有助于提高构件表面层的质量。这些表面处理，一方面可以使构件表面的材料强度提高；另一方面可以在表面层中产生残余压应力，抑制疲劳裂纹的形成和扩展。提高构件表面层质量：表面热处理和化学处理（例如表面高频淬

喷丸处理方法，近年来得到广泛应用，并取得了明显的效益。这种方法是将很小的钢丸、铸铁丸、玻璃丸或其它硬度较大的小丸以很高的速度喷射到构件表面上，使表面材料产生塑性变形而强化，同时产生较大的残余压应力。

提高构件表面层质量：

喷丸处理方法，近年来得到广泛应用，并取得了明显的效益第六章疲劳

§6–1

交变应力的概念§6–3持久极限§6–2疲劳的概念§6–4提高构件疲劳强度的措施第六章疲劳

§6–1交变应力的概念§6–3持久极§6–1

交变应力的概念

一、交变应力(Alternatingstress)

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.APtσ§6–1交变应力的概念

一、交变应力(Alternatin二、产生的原因例题1一简支梁在梁中间部分固接一电动机,由于电动机的重力作用产生静弯曲变形,当电动机工作时,由于转子的偏心而引起离心惯性力.由于离心惯性力的垂直分量随时间作周期性的变化,梁产生交变应力.

1、载荷做周期性变化

2、载荷不变,构件点的位置随时间做周期性的变化

二、产生的原因例题1一简支梁在梁中间部分固接一电动机,静平衡位置ωttstmaxmin静平衡位置ωttstmaxmin第十一章供应链管理【知识目标】

理解供应链管理的概念，以及供应链管理与物流管理的区别,掌握供应链管理的基本内容与原则。【能力目标】

能够站在单个企业的角度模拟供应链，通过供应链管理提出优化方案，加深对合作伙伴关系的认识和理解。【素质目标】

要认识到现代物流企业的开放性，企业你中有我，我中有你，任何企业都不能独立运作，只有合作才能实现共赢。第十一章供应链管理【知识目标】【引入案例】沃尔玛的供应链物流战略

在1979年，凯玛特是零售业的巨头之一，拥有1891家商店，平均每家商店的收入为725万美元。当时的沃尔玛只是美国南方的一个小零售商，只有229家商店，每家商店的收入也只是凯玛特的一半。在十余年时间里，沃尔玛改变了自己。1992年，沃尔玛的每平方英尺的销售额最高，并且在所有零售商中，其库存周转次数和运营利润都是最高的。如今，沃尔玛是世界上最大、利润最高的零售商。沃尔玛是如何成功的呢？其起点在于坚持不懈地致力于满足顾客的需要。它的目标是保证顾客无论何时何地都能买到所需的商品，以及优化成本结构，提供具有竞争力的定价。实现这个目标的关键在于使库存的连续补充成为其核心战略。通过直接转运技术，商品被源源不断地送达沃尔玛的仓库，在那里商品不作停留就被分送到各商店。这个战略大大降低了沃尔玛的销售成本，并使其向顾客提供天天低价成为可能。沃尔玛的物流战略是什么？以后如何转向或改变经营战略？【引入案例】沃尔玛的供应链物流战略

在1979年，第一节供应链概述任何一个企业都不能孤立地生存，它需要市场、企业以及人的支持。这些市场、企业和人联系在一起，上下环节之间表现为供给与需求的关系，从而形成了一条长长的供应链。事实上，供应链是早已客观存在的的事物。第一节供应链概述任何一个企业都不能孤立地生存，它需要市场一、供应链的概念供应链是指产品生产和流通过程中所涉及的原材料供应商、制造商、批发商、零售商以及最终消费者组成的供需网络，即由原材料获取、物料加工和制造直至将成品送到用户手中，这一完整过程所涉及的企业和企业部门组成的网络。这个概念强调了供应链的战略伙伴关系，从形式上看，客户是在购买商品，但实质上客户是在购买能带来效益的价值。各种物料在供应链上移动，是一个不断采用新技术投入劳动，增加其技术含量或附加价值的过程，因此，供应链不仅是一条联接供应商到用户的物料链、信息链、资金链，而且是一条价值增值链。物料在供应链上因加工、包装、运输等关系而增加其价值，给相关企业都带来收益。例如，一件产品，其原材料由供应商提供，运输到生产部门，在产品制成后，又被运送到配送中心，最终被卖给消费者。实际生活中的供应链往往涉及多种产品、多级生产和配送，并且不断处于变化中。供应链具有如下的特征：复杂性、动态性、面向用户需求和交叉性。一、供应链的概念供应链是指产品生产和流通过程中所涉及的原材料二、供应链结构模型根据供应链的定义，供应链的结构可以用下图来表示，如图11-1所示：图11-1供应链的网链结构模型从图5-1可以看出，供应链由所有加盟的节点企业组成，其中一般有一个核心企业（可以是产品制造企业，也可以是大型零售企业，如美国的沃尔玛)。节点企业在需求信息的驱动下和信息共享的基础上，通过供应链的职能分工与合作(生产、分销、零售等)，以资金流、物流或/和服务流为媒介实现整个供应链的不断增值。二、供应链结构模型根据供应链的定义，供应链的结构可以用下图来三、供应链的类型根据不同的划分标准，我们可以将供应链分为以下几种类型。1．稳定的供应链和动态的供应链根据供应链存在的稳定性划分，可以将供应链分为稳定的和动态的供应链。基于相对稳定、单一的市场需求而组成的供应链稳定性较强，而基于相对频繁变化、复杂的需求而组成的供应链动态性较高。在实际管理运作中，需要根据不断变化的需求，相应地改变供应链的组成。三、供应链的类型根据不同的划分标准，我们可以将供应链分为以下2．平衡的供应链和倾斜的供应链根据供应链容量与用户需求的关系可以划分为平衡的供应链和倾斜的供应链。一个供应链具有一定的、相对稳定的设备容量和生产能力（所有节点企业能力的综合，包括供应商、制造商、运输商、分销商、零售商等），但用户需求处于不断变化的过程中，当供应链的容量能满足用户需求时，供应链处于平衡状态，而当市场变化加剧，造成供应链成本增加、库存增加、浪费增加等现象时，企业不是在最优状态下运作，供应链则处于倾斜状态。2．平衡的供应链和倾斜的供应链用户需求供应链的容量用户需求供应链的容量图11-2平衡的供应链和倾斜的供应链

平衡的供应链可以实现各主要职能（采购/低采购成本、生产/规模效益、分销/低运输成本、市场/产品多样化和财务/资金运转快）之间的均衡。用户需求供应链的容量用户需求供应链的容量图11-2平衡的供3．盟主型供应链和非盟主型供应链根据供应链的主导主体控制能力可以将供应链分为盟主型供应链和非盟主型供应链。所谓盟主型供应链，即某一成员在供应链中占有主导地位，对其他成员具有很强的辐射能力和吸引能力，通常称该企业为核心企业或主导企业。盟主型供应链相对于非盟主型供应链，是比较典型的一种供应链类型。从供应链的主导主体分析，可以将供应链划分为制造企业主导供应链、商业企业主导供应链和第三方物流企业主导供应链等形式。3．盟主型供应链和非盟主型供应链例题2火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变.即弯矩基本不变.PP横截面上A点到中性轴的距离却是随时间t

变化的.假设轴以匀角速度

转动.tzAA的弯曲正应力为

是随时间t

按正弦曲线变化的t12341O例题2火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变.P交变应力的疲劳破坏与静应力下的破坏有很大差异,故表征材料抵抗交变应力破坏能力的强度指标也不同.下图为交变应力下具有代表性的正应力—时间曲线.

三.交变应力的循环特征、应力幅和平均应力交变应力的疲劳破坏与静应力下的破坏有很大差异,故表征材料抵抗一个应力循环(一)、基本参数应力每重复变化一次,称为一个应力循环Ot在拉,压或弯曲交变应力下在扭转交变应力下maxmin最小应力和最大应力的比值称为循环特征.用r表示.1.应力循环2.循环特征一个应力循环(一)、基本参数应力每重复变化一次,称Ot在拉3、应力幅(Stressamplitude)

最大应力和最小应力的差值的的二分之一,称为交变应力的应力幅.用σa

表示O一个应力循环tmaxminaa4、平均应力最大应力和最小应力代数和的一半,称为交变应力的平均应力.用σm表示.3、应力幅(Stressamplitude)O一个应力循环(二)、交变应力的分类1、对称循环在交变应力下若最大应力与最小应力等值而反号.Omaxmint

min=-max或min=-maxr=-1时的交变应力,称为对称循环交变应力.(二)、交变应力的分类1、对称循环在交变应力下若最大应力（1）若非对称循环交变应力中的最小应力等于零（

min）r=0的交变应力,称为脉动循环交变应力

时的交变应力,称为非对称循环交变应力.Omaxmin=0t2.非对称循环（1）若非对称循环交变应力中的最小应力等于零（min）（2）r>0为同号应力循环;r<0为异号应力循环.（3）构件在静应力下,各点处的应力保持恒定，即max=min.

若将静应力视作交变应力的一种特例,则其循环特征Omaxmin=0t（2）r>0为同号应力循环;r<0为异号应力循例题3

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：交变应力例题3发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax=58.3§6–2疲劳材料在交变应力作用下的破坏习惯上称为疲劳破坏（1）交变应力的破坏应力值一般低于静载荷作用下的强度极限值,有时甚至低于材料的屈服极限.

（2）无论是脆性还是塑性材料,交变应力作用下均表现为脆性断裂,无明显塑性变形.（3）断口表面可明显区分为光滑区与粗糙区两部分.1.疲劳破坏的特点§6–2疲劳材料在交变应力作用下的破坏习惯上

材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次重复,其循环次数与应力的大小有关.应力愈大,循环次数愈少.裂纹缘光滑区粗糙区

用手折断铁丝,弯折一次一般不断,但反复来回弯折多次后,铁丝就会发生裂断,这就是材料受交变应力作用而破坏的例子.

因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突然发生的,极易造成严重事故.据统计,机械零件,尤其是高速运转的构件的破坏,大部分属于疲劳破坏.材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次重复,其循（1）裂纹萌生在构件外形突变或材料内部缺陷等部位,都可能产生应力集中引起微观裂纹.分散的微观裂纹经过集结沟通,将形成宏观裂纹.（2）裂纹扩展已形成的宏观

裂纹在交变应力下逐渐扩展.（3）构件断裂裂纹的扩展使构件截面逐渐削弱,削弱到一定极限时,构件便突然断裂.2、疲劳过程一般分三个阶段(Thethreephasesoffatigueprocess)（1）裂纹萌生在构件外形突变或材料内部缺陷等部位,都可能§6–3持久极限一、材料持久极限(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）通过测定一组承受不同最大应力试样的疲劳寿命,以最大应力max

为纵坐标,疲劳寿命N为横坐标,即可绘出材料在交变应力下的应力—疲劳寿命曲线,即－N曲线.§6–3持久极限一、材料持久极限(疲劳极限)

循环

当最大应力降低至某一值后,－N

曲线趋一水平,表示材料可经历无限次应力循环而不发生破坏,相应的最大应力值max称为材料的疲劳极限或耐劳极限.用r

表示.max，1-1max，2N1N212Nmax三、测定方法(Testmeasures)

将材料加工成最小直径为7～10mm,表面磨光的试件,每组试验包括6～10根试件.

在纯弯曲变形下,测定对称循环的持久极限技术上较简单.对于铝合金等有色金属,σ－N曲线通常没有明显的水平部分,一般规定疲劳寿命N0=108时的最大应力值为条件疲劳极限,用

.N0表示疲劳寿命当最大应力降低至某一值后,－N曲线趋一水平应力－寿命曲线(S-N曲线)应力－寿命曲线(S-N曲线)两种试验的应力－寿命曲线O每一应力水平只有一个试样的数据O每一应力水平有一组试样的数据两种试验的应力－寿命曲线O每一应力水平只有O每一应力水平有S(stress)–N(cyclestofailure)curves.Ferrousand(B)nonferrousmetals;S-1:theendurancelimit.S(stress)–N(cyclestofailPPPPaa第二根试件第一根试件N1N2略小于-1max，1max，2N1N212Nmaxr表示循环特征如-1表示对称循环材料的疲劳极限.PaPPPPaa第二根试件第一根试件N1N2略小于-1max§6-4

提高构件疲劳强度的措施一、构件外形的影响

若构件上有螺纹,键槽,键肩等,其持久极限要比同样尺寸的光滑试件有所降低.其影响程度用有效应力集中系数表示§6-4提高构件疲劳强度的措施一、构件外形的影响二、构件尺寸的影响

(theeffectofmembersides)大试件的持久极限比小试件的持久极限要低尺寸对持久极限的影响程度，用尺寸系数表示光滑大试件的持久极限光滑小试件的持久极限二、构件尺寸的影响

(the