交變應(yīng)力精選PPT演示文稿

1、1第十五章 交變應(yīng)力151 交變應(yīng)力與疲勞失效152 交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力153 持久極限154 影響持久極限的因素155 對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算156 持久極限曲線157 不對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算158 提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施215.1交變應(yīng)力與疲勞失效一、交變應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力3)()(ttt二、疲勞失效失效時(shí)應(yīng)力很小。遠(yuǎn)小于b，甚至小于s塑性材料呈現(xiàn)脆性斷裂。特征4微觀裂紋的形成裂紋的擴(kuò)展斷裂斷口有兩個(gè)明顯區(qū)域：光滑區(qū)和粗糙區(qū)原因:應(yīng)力集中危險(xiǎn)性:沒有預(yù)兆，突然斷裂。5615.2交變應(yīng)力的循環(huán)特征、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力一、定義交變應(yīng)力的循環(huán)特征maxmi

2、n r平均應(yīng)力)(minmax 21m應(yīng)力幅)(21minmaxa交變應(yīng)力可以是或7二、分類：r=-1 對(duì)稱循環(huán)r=0 脈動(dòng)循環(huán)r=1 靜應(yīng)力其他:不對(duì)稱循環(huán)8例： 機(jī)車車軸及其受力情況如圖所示。若載荷p=40kn，試求在軸中段截面邊緣上任一點(diǎn)的最大應(yīng)力、最小應(yīng)力及循環(huán)特征，并作出t曲線。分析：這是一個(gè)什么受力情況？按危險(xiǎn)截面邊界上任一點(diǎn)應(yīng)力分析。pp9解： 作車軸的彎矩圖。故任意點(diǎn)a的應(yīng)力為)sin2(tdimiymmpadmidm15.34)14. 0(92003232233minmax1maxminr任意點(diǎn)a的t曲線如圖10例：已知應(yīng)力循環(huán)a和r,證明: ra12max證明: maxmi

3、nr)(21minmaxara12max11例：柴油機(jī)活塞桿的直徑d=60mm,當(dāng)氣缸發(fā)火時(shí),活塞桿受軸向壓力520kn,吸氣時(shí),受軸向拉力120kn,求桿的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅。mpa5 .4206. 0411012023maxmpa18406. 0411052023minmpam8 .7021845 .422minmaxmpaa3 .11321845 .422minmax解:1215.3 持久極限一、定義：材料的持久極限試樣可以經(jīng)歷無限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞的最大應(yīng)力稱為材料的疲勞極限（持久極限） 用r表示二試驗(yàn)方法：1試件:等圓截面、小尺寸、表面磨光的標(biāo)準(zhǔn)試件多根2設(shè)備：彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)由試驗(yàn):(

4、3)不同材料,持久極限不相同。同一材料，在不同r下持久極限不同。(1)-1最低13試件應(yīng)力max，循環(huán)次數(shù)n。max稱為持久極限14應(yīng)力壽命曲線s-nn=107max即“條件”持久極限1515.4影響持久極限的因素1構(gòu)件外形的影響kk)(11 -1光滑試樣 (-1)k有應(yīng)力集中試樣有效應(yīng)力集中系數(shù)解釋：構(gòu)件上有槽、孔、缺口、軸肩等，將引起應(yīng)力集中。在應(yīng)力集中的局部區(qū)域更易形成疲勞裂紋，使構(gòu)件的持久極限顯著降低。 有效應(yīng)力集中系數(shù)與理論應(yīng)力集中系數(shù)區(qū)別：是否考慮材料的機(jī)械性質(zhì)（b）k116可見：r大，k 材料不同，k不同。b，k172構(gòu)件尺寸的影響1d1 )(-1)d光滑大試樣 -1光滑小試樣1

5、 。 尺寸、解釋:大試樣中處于高應(yīng)力狀態(tài)的晶粒比小試樣的多,形成疲勞裂紋的機(jī)會(huì)多。尺寸系數(shù)18尺寸系數(shù)1 。 尺寸、193構(gòu)件表面質(zhì)量的影響11)(一般：冷加工1解釋:表面加工的刀痕、擦傷等將引起應(yīng)力集中，降低持久極限。121綜合上述三種因素：構(gòu)件的持久極限為：101 101k 例：影響構(gòu)件持久極限的主要因素由構(gòu)件外形、尺寸和表面質(zhì)量，其影響系數(shù)為有效應(yīng)力集中系數(shù)k,尺寸系數(shù)，表面質(zhì)量系數(shù)，他們的值域有四種答案，正確的為（ ）(a)k1,1,1 (b) k1,1 (c) k1,1,1,1,1 或n非對(duì)稱循環(huán)下：r、s-n曲線？一、試驗(yàn)：所有持久極限中，r=-1最小二、持久極限曲線不能做無數(shù)個(gè)試

6、驗(yàn)281ma坐標(biāo)系的物理含義rrtgma11)(21)(21minmaxminmax可見：在同一射線上：r 相同當(dāng)max0時(shí)，疲勞強(qiáng)度和靜強(qiáng)度度要分析當(dāng)r0時(shí),只疲勞強(qiáng)度ssnnmax36例例: 圓桿上有一個(gè)沿直徑的貫穿圓孔，不對(duì)稱交變彎矩為mmax=5mmin=512n.m。材料為合金鋼，b=950mpa，s=540mpa，-1=430mpa，=0.2。試校核此桿的強(qiáng)度。解：（1）計(jì)算圓桿工作應(yīng)力。33328. 643232cmdwmpa5 .81pa105 .811028. 651266wmmaxmaxmpa3 .1651maxmin2 . 051maxminr37mpa9 .4823 .165 .812minmaxmmpa6 .322minmaxa（2）確定系數(shù)k、。05. 04020ddmpa950b18. 2k77. 01查表：（3）疲勞強(qiáng)度校核。計(jì)算工作安全系數(shù)21. 49 .482 . 06 .32177. 018. 24301makn38規(guī)定的安全系數(shù)為n=2。nn，所以疲勞強(qiáng)度是足夠的。21. 49 .482 . 06 .32177. 018. 24301makn（4）靜強(qiáng)度校核。nnmaxs62. 65 .81540 所以靜強(qiáng)度條件也是滿足的。3915.8 提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施設(shè)計(jì)構(gòu)件外形時(shí)，避免方形或帶有尖角