材料力学第11章(交变应力)课件

材料力学第十一章交变应力材料力学第十一章交变应力1第十一章交变应力§11–1交变应力与疲劳失效§11–2交变应力的几个名词术语§11–3持久极限§11–4影响持久极限的因素§11–5

对称循环下构件的疲劳强度计算第十一章交变应力§11–1交变应力与疲劳失效§12一、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。§11–１交变应力与疲劳失效一、交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这

3tt4材料力学第11章(交变应力)ppt课件5材料力学第11章(交变应力)ppt课件6材料力学第11章(交变应力)ppt课件7材料在交变应力作用下，在长期的反复之后，构件会在低于屈服极限的情况下发生破坏，习惯上称为疲劳破坏。材料在交变应力作用下，在长期的反复之后，构件会在低于屈服极限8二、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。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9三、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）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10材料力学第11章(交变应力)ppt课件11一、循环特征：三、应力幅：二、平均应力：smsminsmaxsaTts§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：smsminsmax12四、几种特殊的交变应力：1.对称循环：四、几种特殊的交变应力：1.对称循环：132.脉动循环：2.脉动循环：14ts3.静应力：ts3.静应力：15t-1≤r≤1t-1≤r≤116[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：[例1]发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax=58.17一、材料持久极限(疲劳极限)：§11–3持久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或持久极限。对称循环的持久极限记为-1,下标-1表示r=-1。一、材料持久极限(疲劳极限)：§11–3持久极限循环应18二、疲劳试验疲劳试验机二、疲劳试验疲劳试验机19材料力学第11章(交变应力)ppt课件20三、—N

曲线（应力—寿命曲线）：-1—对称循环的持久极限N(次数)smaxs-1smax,1smax,2N1N2三、—N曲线（应力—寿命曲线）：-1—对称循环的持211.构件外形的影响§11–4影响持久极限的因素1.构件外形的影响§11–4影响持久极限的因素221.构件外形的影响§11–4影响持久极限的因素1.构件外形的影响§11–4影响持久极限的因素231.构件外形的影响§11–4影响持久极限的因素K

称为有效应力集中系数，>11.构件外形的影响§11–4影响持久极限的因素K称24图11.8（P349）图11.8（P349）252.构件尺寸的影响

称为尺寸系数,<12.构件尺寸的影响称为尺寸系数,<126图11.1（P352）图11.1（P352）273.构件表面质量的影响称为表面质量系数3.构件表面质量的影响称为表面质量系数28材料力学第11章(交变应力)ppt课件29材料力学第11章(交变应力)ppt课件30

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。上述各系数均可查表而得。对称循环下，构件的持久限：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31材料力学第11章(交变应力)ppt课件32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例2阶梯轴如图，材料为铬镍合金钢，b=920MPa，–332.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34一、对称循环的疲劳许用应力:二、对称循环的疲劳强度条件:§11–5

对称循环下构件的疲劳强度计算≤一、对称循环的疲劳许用应力:二、对称循环的疲劳强度条件:§135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f70f50R=7.5MM例3旋转碳钢轴上，作用一不变的力偶M=0.8kN·m，36③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<③强度校核②查图表求各影响系数，计算构件持久限。求K37§11–10

提高构件疲劳强度的措施1.减小应力集中的影响

合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。应力集中出现在截面突然发生变化或过盈配合边缘处。应力集中处

§11–10提高构件疲劳强度的措施1.减小应力集中的影响38措施：1)用圆角过渡；R2)尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽;3)采取增加卸载槽、增大轴径、过渡肩环、凹切圆角等措施也可以减小过盈配合处的局部应力。措施：R2)尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽;3)采取增加卸39轴上开卸载槽应力集中系数可减少40%轮上开卸载槽应力集中系数可减少15~25%增大轴的直径应力集中系数可减少30~40%d1.05d30˚

r凹切圆角过渡肩环1.06~1.06dd轴上开卸载槽轮上开卸载槽增大轴的直径d1.05d30˚r凹402.降低表面粗糙度表面愈粗糙疲劳强度愈低表面强化处理的方法有：