第十七疲劳课程学习.pptx

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1、会计学1第十七第十七 疲劳疲劳(plo)第一页，共24页。21 引引 言言 循环循环(xnhun)(xnhun)应力应力 疲劳破坏及其特点疲劳破坏及其特点第1页/共24页第二页，共24页。3 循环循环(xnhun)应力应力实例(shl)载荷载荷 F F 的大小循环的大小循环(xnhun)(xnhun)变化变化,联杆内应力联杆内应力随之变化随之变化每个齿随齿轮转动循环受力，齿内应力循环变化每个齿随齿轮转动循环受力，齿内应力循环变化第2页/共24页第三页，共24页。4起落起落(qlu)架因架因飞机起落飞机起落(qlu)而反复受载而反复受载（载荷（载荷(zi h)不变不变,轴轴转动）转动）第3页/共

2、24页第四页，共24页。5循环(xnhun)应力随时间循环(xnhun)变化的应力（也称交变应力）循环应力循环应力(yngl)(yngl)的变化幅度，可的变化幅度，可能是恒定的能是恒定的,也可能是变化的也可能是变化的循环循环(xnhun)应应力力恒幅循环应力变幅循环应力第4页/共24页第五页，共24页。6 疲劳疲劳(plo)破破坏坏在循环应力(yngl)作用下，材料或构件产生可见裂纹或完全断裂的现象称为疲劳破坏，简称疲劳在循环在循环(xnhun)应力作用下，如果应力足够应力作用下，如果应力足够大，并经历应力的多次循环大，并经历应力的多次循环(xnhun)后，构后，构件将产生可见裂纹或完全断裂件

3、将产生可见裂纹或完全断裂第5页/共24页第六页，共24页。7疲劳破坏(phui)特点钢拉伸疲劳断裂钢拉伸疲劳断裂 破坏时应力(yngl)低于sb 甚至 ss 即使(jsh)是塑性材料，也呈现脆性断裂 断口通常呈现光滑与粗粒状两个区域断口通常呈现光滑与粗粒状两个区域断疲劳破坏过程，可理解为裂纹萌生、逐渐扩展与最后断裂的过程第6页/共24页第七页，共24页。82 2 循环应力循环应力(yngl)(yngl)及其及其类型类型 恒幅循环应力描述恒幅循环应力描述(mio(mio sh)sh)恒幅循环应力的类型恒幅循环应力的类型第7页/共24页第八页，共24页。9 恒幅循环应力恒幅循环应力(yngl)描述

4、描述恒幅循环恒幅循环(xnhun)应力较常见，也是分析变幅循环应力较常见，也是分析变幅循环(xnhun)应应力问题的基础力问题的基础两种描述两种描述(mio sh)方式：方式：最大应力最大应力 s smax 与最小应力与最小应力s smin 平均应力平均应力s sm与应力幅与应力幅s sa第8页/共24页第九页，共24页。10 恒幅循环应力恒幅循环应力(yngl)的类型的类型循环应力循环应力(yngl)变化特点，影响材料与构件的疲劳变化特点，影响材料与构件的疲劳强度强度应力(yngl)比或循环特征对称循环应力对称循环应力脉动循环应力脉动循环应力非对称循环应力非对称循环应力所有所有 r -1 的

5、循环应力的循环应力第9页/共24页第十页，共24页。11O100t t(秒秒)6020s s(MPa)例例2：恒幅循环：恒幅循环(xnhun)应力变化曲线如图所示，其应力幅和循环应力变化曲线如图所示，其应力幅和循环(xnhun)特征（应力比）分别为特征（应力比）分别为 ,。A80MPa，5B40MPa，1/5C40MPa，5D80MPa，1/5答：答：B 例例1：r=1是什么是什么(shn me)性质的性质的应力？应力？答：静载产生答：静载产生(chnshng)的应力。的应力。第10页/共24页第十一页，共24页。12一个应力循环一个应力循环已知：已知：r=-1/6，s sa=70MPa 求：

6、求：s sm讨论讨论(toln)：中有几个独立变量？中有几个独立变量？答：答：2个，因为个，因为(yn wi)第11页/共24页第十二页，共24页。13一个应力循环一个应力循环已知：循环特征已知：循环特征(tzhng)r=-1/6，应力幅，应力幅sa=70MPa 求：平均应力求：平均应力sm解：解：第12页/共24页第十三页，共24页。143 S-N3 S-N曲线曲线(qxin)(qxin)与材料与材料的疲劳极限的疲劳极限 疲劳疲劳(plo)(plo)试验试验 S-N S-N 曲线与材料疲劳曲线与材料疲劳(plo)(plo)极极限限第13页/共24页第十四页，共24页。15旋转弯曲旋转弯曲(w

7、nq)疲劳疲劳试验试验采用小尺寸（采用小尺寸（610 mm）光滑）光滑(gung hu)标准试样（为一等强标准试样（为一等强梁）梁）轴轴向向拉拉压压疲疲劳劳试试验验机机第14页/共24页第十五页，共24页。16 S-N曲线曲线(qxin)与材料的疲劳极与材料的疲劳极限限 S-N 曲线曲线-应力应力 S（s 或或 t）与相应应力循）与相应应力循环环(xnhun)数（或寿命）数（或寿命）N 的关系曲线的关系曲线 持久极限持久极限-材料能经受无限次应力材料能经受无限次应力(yngl)循环而不发生疲劳破坏的最循环而不发生疲劳破坏的最大应力大应力(yngl)值值s s/MPas s bs s slg N

8、钢钢s s r持久极限持久极限第15页/共24页第十六页，共24页。17N0某指定某指定(zhdng)寿命寿命材料疲劳极限材料疲劳极限或或条件疲劳极限条件疲劳极限材料的持久材料的持久(chji)极限与疲劳极限，统称为材料的疲劳极限极限与疲劳极限，统称为材料的疲劳极限第16页/共24页第十七页，共24页。184 4 影响构件影响构件(gujin)(gujin)疲劳极限的主疲劳极限的主要因素要因素 构件外形的影响构件外形的影响 构件横截面尺寸构件横截面尺寸(ch(ch cun)cun)的影响的影响 构件表面加工质量的影响构件表面加工质量的影响第17页/共24页第十八页，共24页。19 构件构件(g

9、ujin)外形外形的影响的影响应力应力(yngl)集中促使疲劳裂集中促使疲劳裂纹的形成，对构件疲劳强度的纹的形成，对构件疲劳强度的影响很大影响很大存在应力集中试样的疲劳极限存在应力集中试样的疲劳极限不存在应力集中试样的疲劳极限不存在应力集中试样的疲劳极限R 愈小愈小,Ks 愈大；愈大；sb 愈高，应力愈高，应力(yngl)集集中对中对sr 的影响愈显著的影响愈显著 Ks s有效应力集中因数有效应力集中因数第18页/共24页第十九页，共24页。20应尽量减小应力集中，特别对于(duy)高强度材料构件 增大圆角半径 减小相连(xin lin)杆段的尺寸差别 将必要的孔与沟槽等备置在低应力区 采用凹

10、槽与卸荷糟等第19页/共24页第二十页，共24页。21 构件构件(gujin)横截面尺横截面尺寸的影响寸的影响试验：弯、扭疲劳极限随构件横截面尺寸试验：弯、扭疲劳极限随构件横截面尺寸(ch cun)增大而减小增大而减小标准试样的疲劳极限标准试样的疲劳极限大尺寸试样的疲劳极限大尺寸试样的疲劳极限直径直径 d 愈大愈大,sr 降低降低(jingd)愈多；愈多；sb 愈愈高，截面尺寸对高，截面尺寸对sr 的影的影响愈大响愈大 e es s,e et t 尺寸因数尺寸因数第20页/共24页第二十一页，共24页。22 构件表面构件表面(biomin)加工质量的影响加工质量的影响最大应力发生在构件表层，构

11、件表面又常存在各种缺陷，最大应力发生在构件表层，构件表面又常存在各种缺陷，故构件表面加工质量故构件表面加工质量(zhling)与表层状况对疲劳强度与表层状况对疲劳强度存在影响存在影响表面加工表面加工(ji gng)质量质量愈低愈低,sr 降低愈多；降低愈多；sb 愈高，加工愈高，加工(ji gng)质质量对量对sr 的影响愈大的影响愈大 b b 表面质量因数表面质量因数 对于重要构件对于重要构件,尤其存在应力集中的部位尤其存在应力集中的部位,应特别讲究表应特别讲究表面加工方法面加工方法,愈采用高愈采用高 s sb 材料材料,愈重要。愈重要。提高构件表层材料的强度、改善表层应力状况，例如渗提高构

12、件表层材料的强度、改善表层应力状况，例如渗碳、渗氮、高频淬火、表层滚压与喷丸等。碳、渗氮、高频淬火、表层滚压与喷丸等。第21页/共24页第二十二页，共24页。2350mm(a)30mm(d)材料和表面加工质量相同的圆轴，直径如图所示，在相同的对称循环材料和表面加工质量相同的圆轴，直径如图所示，在相同的对称循环(xnhun)交变载荷作用下，寿命最长的通常是交变载荷作用下，寿命最长的通常是 。Aa 轴轴 Bb 轴轴 Cc 轴轴 Dd 轴轴答：答：A80mm50mm(b)50mm(c)R第22页/共24页第二十三页，共24页。24作业作业(zuy)17-1，2第23页/共24页第二十四页，共24页。