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材料力學(xué)第十一章交變應(yīng)力材料力學(xué)第十一章交變應(yīng)力1第十一章交變應(yīng)力§11–1交變應(yīng)力與疲勞失效§11–2交變應(yīng)力的幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)§11–3持久極限§11–4影響持久極限的因素§11–5

對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算第十一章交變應(yīng)力§11–1交變應(yīng)力與疲勞失效§12一、交變應(yīng)力:構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化,這

種應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。§11–1交變應(yīng)力與疲勞失效一、交變應(yīng)力:構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化,這

3tt4材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件5材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件6材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件7材料在交變應(yīng)力作用下,在長(zhǎng)期的反復(fù)之后,構(gòu)件會(huì)在低于屈服極限的情況下發(fā)生破壞,習(xí)慣上稱為疲勞破壞。材料在交變應(yīng)力作用下,在長(zhǎng)期的反復(fù)之后,構(gòu)件會(huì)在低于屈服極限8二、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)生微觀裂紋。3.微觀裂紋長(zhǎng)大并合并,形成“主導(dǎo)”裂紋。4.宏觀主導(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)慣上稱為疲勞破壞。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9三、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。

(光滑區(qū)和粗糙區(qū))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10材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件11一、循環(huán)特征:三、應(yīng)力幅:二、平均應(yīng)力:smsminsmaxsaTts§11–2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:smsminsmax12四、幾種特殊的交變應(yīng)力:1.對(duì)稱循環(huán):四、幾種特殊的交變應(yīng)力:1.對(duì)稱循環(huán):132.脈動(dòng)循環(huán):2.脈動(dòng)循環(huán):14ts3.靜應(yīng)力:ts3.靜應(yīng)力:15t-1≤r≤1t-1≤r≤116[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,螺紋內(nèi)徑為d=11.5mm,試求a

、m

和r。解:[例1]發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭螺釘工作時(shí)最大拉力Pmax=58.17一、材料持久極限(疲勞極限):§11–3持久極限循環(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)限度值稱為疲勞極限或持久極限。對(duì)稱循環(huán)的持久極限記為-1,下標(biāo)-1表示r=-1。一、材料持久極限(疲勞極限):§11–3持久極限循環(huán)應(yīng)18二、疲勞試驗(yàn)疲勞試驗(yàn)機(jī)二、疲勞試驗(yàn)疲勞試驗(yàn)機(jī)19材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件20三、—N

曲線(應(yīng)力—壽命曲線):-1—對(duì)稱循環(huán)的持久極限N(次數(shù))smaxs-1smax,1smax,2N1N2三、—N曲線(應(yīng)力—壽命曲線):-1—對(duì)稱循環(huán)的持211.構(gòu)件外形的影響§11–4影響持久極限的因素1.構(gòu)件外形的影響§11–4影響持久極限的因素221.構(gòu)件外形的影響§11–4影響持久極限的因素1.構(gòu)件外形的影響§11–4影響持久極限的因素231.構(gòu)件外形的影響§11–4影響持久極限的因素K

稱為有效應(yīng)力集中系數(shù),>11.構(gòu)件外形的影響§11–4影響持久極限的因素K稱24圖11.8(P349)圖11.8(P349)252.構(gòu)件尺寸的影響

稱為尺寸系數(shù),<12.構(gòu)件尺寸的影響稱為尺寸系數(shù),<126圖11.1(P352)圖11.1(P352)273.構(gòu)件表面質(zhì)量的影響稱為表面質(zhì)量系數(shù)3.構(gòu)件表面質(zhì)量的影響稱為表面質(zhì)量系數(shù)28材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件29材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件30

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。上述各系數(shù)均可查表而得。對(duì)稱循環(huán)下,構(gòu)件的持久限: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31材料力學(xué)第11章(交變應(yīng)力)ppt課件32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)f50f40r=5例2階梯軸如圖,材料為鉻鎳合金鋼,b=920MPa,–332.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)用直線插值法由表查尺寸系數(shù)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34一、對(duì)稱循環(huán)的疲勞許用應(yīng)力:二、對(duì)稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度條件:§11–5

對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算≤一、對(duì)稱循環(huán)的疲勞許用應(yīng)力:二、對(duì)稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度條件:§135例3旋轉(zhuǎn)碳鋼軸上,作用一不變的力偶M=0.8kN·m,軸表面經(jīng)過(guò)精車,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)稱循環(huán)f70f50R=7.5MM例3旋轉(zhuǎn)碳鋼軸上,作用一不變的力偶M=0.8kN·m,36③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,=0.94安全<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K37§11–10

提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施1.減小應(yīng)力集中的影響

合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感,應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化或過(guò)盈配合邊緣處。應(yīng)力集中處

§11–10提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施1.減小應(yīng)力集中的影響38措施:1)用圓角過(guò)渡;R2)盡量避免在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽;3)采取增加卸載槽、增大軸徑、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角等措施也可以減小過(guò)盈配合處的局部應(yīng)力。措施:R2)盡量避免在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽;3)采取增加卸39軸上開(kāi)卸載槽應(yīng)力集中系數(shù)可減少40%輪上開(kāi)卸載槽應(yīng)力集中系數(shù)可減少15~25%增大軸的直徑應(yīng)力集中系數(shù)可減少30~40%d1.05d30?

r凹切圓角過(guò)渡肩環(huán)1.06~1.06dd軸上開(kāi)卸載槽輪上開(kāi)卸載槽增大軸的直徑d1.05d30?r凹402.降低表面粗糙度表面愈粗糙疲勞強(qiáng)度愈低表面強(qiáng)化處理的方法有:

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