《交变应力》PPT课件

《《交变应力》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十一章交变应力本章内容:§11.1交变应力与疲劳失效§11.2交变应力的循环特征，应力幅和平均应力§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§11.6持久极限曲线§11.7不对称循环下构件的疲劳强度计算§11.8弯扭组合交变应力的强度计算§11.9变幅交变应力§11.10提高构件疲劳强度的措施1大家考虑一下我们的日常所见，即可发现，工程中的许多载荷是随时间而发生变化的，而其中有相当一部分载荷是随时间作周期性变化的。例如火车的轮轴。§11.1交变应力与疲劳失效交变应力构件内随时间作周期性变化的应力。2电机偏心转子引起梁的振动静平

2、衡位置3一、定义：交变应力：构件中点的应力状态随时间而作周期性变化的应力。疲劳破坏：在交变应力下，虽然最大应力小于屈服极限，长期重复之后，也会突然断裂。即使是塑性较好的材料，断裂前也没有明显的塑性变形。这种破坏现象习惯上称为疲劳破坏。二、交变应力所造成的危害：机械零件的破坏如列车轮轴的疲劳破坏会引起列车出轨。汽轮机任一叶片的疲劳破坏将打断整圈叶片，且破坏前无明显征兆，故常常令人防不胜防。是由交变应力造成的，且危害性很大。如41.断面呈现光滑区和粗糙区两部分。2.光滑区有明显的裂纹源。3.粗糙区域与脆性材料（铸铁）构件在静载下脆性破坏的断口相似。4.因交变应力产生破坏时，最

3、大应力值一般低于静载荷作用下材料的抗拉(压)强度极限σb，有时甚至低于屈服极限σs5.材料的破坏为脆性断裂，一般没有显著的塑性变形，即使是塑性材料也是如此。在构件破坏的断口上，明显地存在着两个区域：光滑区和颗粒粗糙区。6.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。三、疲劳破坏构件的特征：5四、疲劳破坏的解释：由于构件的形状和材料不均匀等原因，构件某些局部区域的应力特别高。在长期交变应力作用下，于上述应力特别高的局部区域，逐步形成微观裂纹。裂纹尖端的严重应力集中，促使裂纹逐渐扩展，由微观变为宏观。裂纹尖端一般处于三向拉伸

4、应力状态下，不易出现塑性变形。当裂纹逐步扩展到一定限度时，便可能骤然迅速扩展，使构件截面严重削弱，最后沿严重削弱了的截面发生突然脆性断裂。从上述解释与疲劳破坏断面的特征较吻合，故较有说服力。粗糙区光滑区裂纹源目录6疲劳失效的机理交变应力突然断裂，形成断口的颗粒状粗糙区晶格位错位错聚集微观裂纹滑移带宏观裂纹宏观裂纹扩展，形成断口的光滑区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。7一个应力循环mσaσmaxσσmin在交变应力中，应力每重复变化一次称为一个“应力循环”。应力重复变化的次数称

5、为“应力循环次数”，用N表示。应力的极大值称为最大应力，用σmax表示；应力的极小值称为最小应力，用σmin表示。对称循环σ-t动态曲线循环特征r——最小应力与最大应力的比值（11.1）§11.2交变应力的循环特征，应力幅和平均应力按正弦规律变化的交变应力如图所示。8最大应力和最小应力的代数平均值称为“平均应力”用σm表示，即：一个应力循环mσaσmaxσσmin平均应力与应力幅度最大应力和最小应力的带数差之半，称为“应力幅度”用σa表示，即：r=0脉冲循环σmaxr=1静应力σmax=σmin=σ交变应力的特殊情况9对称循环:max与min大小相等，符号相反的应力循

6、环。对于对称循环有：除对称循环以外的循环，都称为不对称循环。min=0(或max=0)的循环，称为脉动循环。脉动循环:有：或：交变应力的特例静应力对于静应力:有：10§11.3持久极限持久极限是疲劳强度设计的依据。持久极限持久极限由疲劳试验确定经过无穷多次应力循环而不发生疲劳失效时的最大应力值。又称为疲劳极限。一、实验：把一级相同的试件从高到低加上一定载荷使其承受交变应力，直至其破坏为止，并记下每个试件在破坏前的应力循环次数N。结果：当r一定时：(1)如果,试件经过无数次循环而不发生疲劳破坏,其中为持久极限。(2)如果破坏。N——对应于某一应力水平的持久寿命。

7、，发现，试件经过N次循环就会发生疲劳11弯曲疲劳试验设备这样做的试验是对称循环的情况。应力寿命曲线（S-N曲线）12二、应力——寿命曲线：根据上述试验的每一个值，我们可以得到一条曲线如下图所示：N在某一应力水平下疲劳失效时的循环次数，也称为寿命。对称循环时的持久极限用-1表示。条件持久极限——对钢材，循环次数达到107时的持久极限。对有色金属等没有水平渐进线的材料，为循环次数达到108时的持久极限。Nomax1max-1应力寿命曲线（S-N曲线）max21213材料的疲劳极限有色金属及其合金的应力—寿命曲线无明