材料力学课件-11交变应力(结束)

材料力学课件ppt-11交变应力(结束)目录交变应力的概念交变应力的影响交变应力的计算交变应力的缓解措施交变应力的应用01交变应力的概念在材料力学中，交变应力是指应力随时间周期性变化的应力状态。交变应力交变应力通常是由于外部载荷的周期性变化引起的，例如旋转机械中的离心力、往复运动中的惯性力等。产生原因交变应力的大小和方向随时间做周期性变化，其大小和方向的变化具有重复性和规律性。特点交变应力的定义正弦交变应力正弦交变应力是指应力随时间按正弦函数规律变化的应力状态。它是交变应力中最简单的一种形式，常用于理论分析和计算。非正弦交变应力非正弦交变应力是指应力随时间按其他函数规律变化的应力状态，例如方波、三角波等。在实际工程中，非正弦交变应力也广泛存在，如冲击载荷、瞬态载荷等。交变应力的分类疲劳破坏在交变应力的作用下，材料会发生疲劳破坏。疲劳破坏是指材料在低于其屈服强度的交变应力作用下，经过多次循环加载后发生断裂的现象。疲劳破坏是一种常见的机械失效形式，具有极大的危害性。持久性交变应力是持久性的应力状态，其大小和方向随时间不断变化。这种持久性的应力状态会导致材料内部结构的损伤和累积，最终导致材料的失效和断裂。影响因素交变应力的影响与多种因素有关，如应力幅值、频率、加载顺序、温度等。这些因素对材料的疲劳寿命和机械性能有着重要的影响。交变应力的特点02交变应力的影响交变应力引起的疲劳损伤累积会导致材料脆化，降低其承受载荷的能力。交变应力作用下，材料的弹性模量会发生变化，影响其刚度和稳定性。交变应力会降低材料的屈服强度和极限强度，使材料在较低的应力水平下发生屈服或断裂。对材料强度的影响交变应力会导致材料的疲劳裂纹萌生和扩展，缩短其疲劳寿命。交变应力的大小和变化频率对材料的疲劳寿命有显著影响，高频率的交变应力会导致更快的疲劳断裂。材料的疲劳寿命还与其内部结构和缺陷有关，如夹杂物、空洞等，这些缺陷在交变应力作用下容易引发疲劳裂纹。对材料疲劳寿命的影响交变应力会导致材料的动态断裂，即材料在断裂前产生明显的塑性变形。交变应力会使材料的断裂韧性降低，使其更容易发生脆性断裂。交变应力作用下的材料断裂行为与温度、加载速率等因素有关，不同条件下断裂形态和机理可能不同。对材料断裂行为的影响03交变应力的计算交变应力的最大值和最小值可以通过实验或有限元分析等方法获得，它们反映了材料在交变应力作用下的最大和最小受力状态。交变应力的最大值和最小值交变应力的平均值可以通过对一段时间内的应力变化进行积分，然后除以时间间隔来获得，它反映了材料在交变应力作用下的平均受力状态。交变应力的平均值交变应力的幅值计算交变应力的周期可以通过观察应力随时间的变化曲线来确定，它反映了应力变化一次所需要的时间。交变应力的周期交变应力的频率可以通过周期除以单位时间来获得，它反映了单位时间内应力变化的次数。交变应力的频率交变应力的频率计算平均应力的计算方法平均应力的计算方法有多种，如算术平均法、几何平均法等，具体方法应根据实际情况选择。平均应力对材料性能的影响平均应力对材料的疲劳性能、蠕变性能等有重要影响，是评估材料在交变应力作用下的耐久性和可靠性的重要指标。交变应力的平均应力计算04交变应力的缓解措施选择具有较高疲劳强度的材料，降低交变应力的幅值。合理选择材料优化结构设计减小应力集中通过改进结构设计，减少应力集中和降低交变应力的幅值。避免结构中存在应力集中区域，如锐角、缺口等，以降低交变应力的幅值。030201降低应力幅值

提高材料的疲劳强度选用高疲劳强度的材料选择具有高疲劳强度的材料，提高材料对交变应力的承受能力。表面强化处理对材料表面进行强化处理，如喷丸、渗碳淬火等，以提高材料的疲劳强度。改善材料的内部结构通过细化材料晶粒、消除内部缺陷等手段，改善材料的内部结构，提高其疲劳强度。合理布置结构，避免过度的局部应力集中，降低交变应力的幅值。优化结构布局通过减轻结构重量，降低交变应力的幅值，同时减少疲劳损伤。减轻结构重量在结构设计时，考虑结构的动态特性，优化结构的固有频率和阻尼比，以降低交变应力的幅值。考虑动态设计优化结构设计05交变应力的应用在机械工程中，许多结构和零部件在交变应力作用下会发生疲劳失效。通过研究交变应力与疲劳寿命之间的关系，可以制定疲劳强度设计准则，提高机械设备的可靠性和寿命。疲劳强度设计交变应力与振动之间存在密切关系。通过分析机械系统的振动响应，可以了解交变应力对系统稳定性和动态性能的影响，进而优化机械系统的设计和性能。振动分析在机械工程中的应用在航空航天工程中的应用飞机结构强度航空航天器在飞行过程中会受到交变应力的作用，如气动载荷和惯性力。为了确保飞行的安全，需要对飞机结构进行详细的强度分析和疲劳寿命评估。航天器热防护在航天器再入大气层的过程中，表面材料会受到高温和交变应力的作用。为了保护航天器内部结构和仪器，需要研究材料的热疲劳性能和抗热冲击能力。桥梁疲劳寿命桥梁结构在车辆载荷和风载荷的作用下会产生交变应力。为了确保桥梁的安全性和耐久性，需要评估桥梁的疲劳寿命并采