沒(méi)有幻燈片標(biāo)題[0007]

1、,材料力學(xué),,第十四章 疲勞強(qiáng)度,第十四章 疲勞強(qiáng)度,§14–1 概述§14–2 交變應(yīng)力的幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)§14–3 材料持久限及其測(cè)定,,,,,,,§14–4 構(gòu)件持久限及其計(jì)算§14–5 對(duì)稱(chēng)循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算§14–6 非常溫靜載下材料力學(xué)性能簡(jiǎn)介,,,,§14–１ 概 述,一、交變應(yīng)力：構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變

2、化，這 種應(yīng)力稱(chēng)為交變應(yīng)力。,折鐵絲,疲勞強(qiáng)度,,,,二、疲勞破壞的發(fā)展過(guò)程:,1.亞結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而永久損傷形核。,2.產(chǎn)生微觀(guān)裂紋。,3.微觀(guān)裂紋長(zhǎng)大并合并，形成“主導(dǎo)”裂紋。,4.宏觀(guān)主導(dǎo)裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展。,5.結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或完全斷裂。,,,,材料在交變應(yīng)力下的破壞，習(xí)慣上稱(chēng)為疲勞破壞。,疲勞強(qiáng)度,三、疲勞破壞的特點(diǎn):,2.斷裂發(fā)生要經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù),3.破壞均呈脆斷,4.“斷口”分區(qū)明顯。

3、 （光滑區(qū)和粗糙區(qū)）,,,,疲勞強(qiáng)度,,§14–2 交變應(yīng)力的幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ),一、循環(huán)特征：,,三、應(yīng)力幅：,二、平均應(yīng)力：,,,,,t,s,疲勞強(qiáng)度,四、幾種特殊的交變應(yīng)力：,1.對(duì)稱(chēng)循環(huán)：,,,,,,,s,疲勞強(qiáng)度,,2.脈動(dòng)循環(huán)：,3.靜循環(huán)：,五、穩(wěn)定交變應(yīng)力：循環(huán)特征及周期不變。,,,,,,t,s,,疲勞強(qiáng)度,例1 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭螺釘工作時(shí)最大拉力Pmax =58.3kN，最小拉力Pmin =55.8kN ，

4、螺紋內(nèi)徑為 d=11.5mm，試求 ?a 、?m 和 r。,解：,,,,疲勞強(qiáng)度,§14–3 材料持久限及其測(cè)定,一、材料持久限(疲勞極限)： 循環(huán)應(yīng)力只要不超過(guò)某個(gè)“最大限度”,構(gòu)件就可以經(jīng)歷無(wú)數(shù)次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，這個(gè)限度值稱(chēng)為“疲勞極限”，用?r 表示。,二、 ? —N 曲線(xiàn)（應(yīng)力—壽命曲線(xiàn)）：,N0—循環(huán)基數(shù)。,?r—材料持久限。,?A—名義持久限。,,,,,疲勞強(qiáng)度,§14–4 構(gòu)件持久限

5、及其計(jì)算,一、構(gòu)件持久限—?r 0,?r0 與 ?r 的關(guān)系：,1. K? —有效應(yīng)力集中系數(shù)：,2. ?? —尺寸系數(shù)：,,,,疲勞強(qiáng)度,3. ? —表面質(zhì)量系數(shù)：,如果循環(huán)應(yīng)力為剪應(yīng)力，將上述公式中的正應(yīng)力換為剪應(yīng)力即可。,對(duì)稱(chēng)循環(huán)下 ，r= -1 。上述各系數(shù)均可查表而得。,,,,疲勞強(qiáng)度,例2 階梯軸如圖，材料為鉻鎳合金鋼，?b=920MPa，?–1= 420MPa ，?–1= 250MPa ，分別求出彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力

6、集中系數(shù)和尺寸系數(shù)。,解：1.彎曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù),由圖表查有效應(yīng)力集中系數(shù),由表查尺寸系數(shù),,,,,疲勞強(qiáng)度,2.扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù),由圖表查有效應(yīng)力集中系數(shù),應(yīng)用直線(xiàn)插值法,由表查尺寸系數(shù),,,,疲勞強(qiáng)度,§14–5 對(duì)稱(chēng)循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,一、對(duì)稱(chēng)循環(huán)的疲勞容許應(yīng)力:,二、對(duì)稱(chēng)循環(huán)的疲勞強(qiáng)度條件:,,,,疲勞強(qiáng)度,例3 旋轉(zhuǎn)碳鋼軸上，作用一不變的力偶 M=0.8kN·m，軸

7、表面經(jīng)過(guò)精車(chē)，? b=600MPa，?–1= 250MPa，規(guī)定 n=1.9，試校核軸的強(qiáng)度。,解：① 確定危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力及循環(huán) 特征,為對(duì)稱(chēng)循環(huán),,,,,,M,M,疲勞強(qiáng)度,③ 強(qiáng)度校核,② 查圖表求各影響系數(shù)，計(jì)算構(gòu)件持久限。,求K?：,求?? ：查圖得,查圖得,求? ：表面精車(chē)， ? =0.94,安全,,,,疲勞強(qiáng)度,§14–6 非常溫靜載下材料力學(xué)性能簡(jiǎn)介,一、應(yīng)力速率對(duì)材料力學(xué)性能的影響,,

8、,,疲勞強(qiáng)度,二、溫度對(duì)材料力學(xué)性能的影響,總趨勢(shì):,溫度升高,E、?S 、?b下降； ?、? 增大。,溫度下降,?b增大； ?、? 減小。,,,,溫度對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響,疲勞強(qiáng)度,,,,溫度對(duì)鉻錳合金力學(xué)性能的影響,疲勞強(qiáng)度,,,,溫度降低，塑性降低，強(qiáng)度極限提高,純鐵,中碳鋼,疲勞強(qiáng)度,溫度降低，?b增大，為什么結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生低溫脆斷？,,,,疲勞強(qiáng)度,構(gòu)件的工作段不能

9、超過(guò)穩(wěn)定階段！,,,,e,t,,,,,,,,,,,,,,,O,A,B,C,D,E,不穩(wěn)定階段,穩(wěn)定階段,加速階段,破壞階段,e0,,,,材料的蠕變曲線(xiàn),疲勞強(qiáng)度,,,,疲勞強(qiáng)度,三、應(yīng)力松弛： 在一定的高溫下，構(gòu)件上的總變形不變時(shí)，彈性變形會(huì)隨時(shí)間而轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?，從而使?gòu)件內(nèi)的應(yīng)力變小。這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)力松弛。,,,,疲勞強(qiáng)度,,,,疲勞強(qiáng)度,四、沖擊荷載下材料力學(xué)性能 ·沖擊韌度·轉(zhuǎn)變溫度,溫度降低，?b增

10、大，結(jié)構(gòu)反而還發(fā)生低溫脆斷，原因何在？,溫度降低，?b增大，但材料的沖擊韌性下降，且抗斷裂能力基本不變，所以，結(jié)構(gòu)易發(fā)生低溫脆斷。,,,,疲勞強(qiáng)度,,,1.沖擊試驗(yàn)試件,,,,,,,,,,,,,,R 0.5,,,,R1,V型切口試樣,U型切口試樣,,疲勞強(qiáng)度,2.沖擊試驗(yàn),,,,疲勞強(qiáng)度,① “U”型口試件的沖擊韌性：,②“V”型口試件的沖擊韌性：,③ 冷脆：溫度降低，沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱(chēng)為冷脆。,,,,疲勞強(qiáng)度,,,,疲勞強(qiáng)度,本章結(jié)