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交变应力与疲劳强度

目录2§14.１概述交变应力：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。折铁丝PP3一、循环特征：三、应力幅：二、平均应力：smsminsmaxsaTtso4smt四、几种特殊的交变应力：1.对称循环：sminsmaxsaTso5ts2.脉动循环：3.静循环：五、稳定交变应力：循环特征及周期不变。sminsmaxsatssmsmsminsmaxoo6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：7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。§14.2金属疲劳破坏的概念8

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）。9§14.3材料S-N曲线和疲劳极限一、材料持久限(疲劳极限)：

循环应力中的最大只要不超过某个“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。sN(循环次数)NAsAsrN0o10§14.4

影响构件疲劳极限的主要因素

构件持久限—

r

0

r0与

r

的关系：1.K

—有效应力集中系数：2.

—尺寸系数：113.

—表面质量系数：

如果循环应力为切应力，将上述公式中的正应力换为切应力即可。

对称循环下，r=-1。上述各系数均可查表而得。交变应力12

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=5132.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14§14.5

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:15

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=7.5MM16③

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