交變應(yīng)力與疲勞強(qiáng)實(shí)用教案

1、1目錄(ml)第1頁(yè)/共27頁(yè)第一頁(yè)，共28頁(yè)。2目錄(ml)第2頁(yè)/共27頁(yè)第二頁(yè)，共28頁(yè)。3目錄(ml)第3頁(yè)/共27頁(yè)第三頁(yè)，共28頁(yè)。4目錄第4頁(yè)/共27頁(yè)第四頁(yè)，共28頁(yè)。5宏裂紋兩側(cè)時(shí)壓、時(shí)離，似相互研磨，形成光滑區(qū)裂紋削弱的截面，應(yīng)力增大到一定程度，在突加的外因（超載、沖擊或振動(dòng)）下突然斷裂，斷口出現(xiàn)粗糙區(qū)因裂紋尖端為3 3向應(yīng)力狀態(tài)故為出現(xiàn)脆性斷裂目錄第5頁(yè)/共27頁(yè)第五頁(yè)，共28頁(yè)。6 隨著時(shí)間的變化，應(yīng)隨著時(shí)間的變化，應(yīng)力在一固定的最小值和最力在一固定的最小值和最大值之間作周期性的交替大值之間作周期性的交替變化，應(yīng)力每重復(fù)變化一變化，應(yīng)力每重復(fù)變化一次的過(guò)程稱為次的過(guò)程稱

2、為(chn wi)(chn wi)一一個(gè)應(yīng)力循個(gè)應(yīng)力循環(huán)。環(huán)。一個(gè)應(yīng)力循環(huán)tOminmax目錄(ml)第6頁(yè)/共27頁(yè)第六頁(yè)，共28頁(yè)。7aalppt2dIPaIMyZZsin000minmaxydozyttomaxmin1123423目錄(ml)第7頁(yè)/共27頁(yè)第七頁(yè)，共28頁(yè)。8廣義應(yīng)力廣義應(yīng)力S S：正應(yīng)力時(shí)正應(yīng)力時(shí)，S S = = 切應(yīng)力時(shí)切應(yīng)力時(shí)，S S = = SminSmin最小應(yīng)力最小應(yīng)力(yngl)(yngl)SmaxSmax最大應(yīng)力最大應(yīng)力(yngl)(yngl)目錄SS第8頁(yè)/共27頁(yè)第八頁(yè)，共28頁(yè)。9平均應(yīng)力2minmaxmSSS應(yīng)力幅2minmaxSSS循環(huán)(xnh

3、un)(xnhun)特性（應(yīng)力比）r r：maxminSSr maxminSSminmaxSSr minmaxnSS目錄(ml)第9頁(yè)/共27頁(yè)第九頁(yè)，共28頁(yè)。10SSmanSmint0Sm0Smin目錄minmax2maxmmminmax0 t Tmaxminmtmaxminm第10頁(yè)/共27頁(yè)第十頁(yè)，共28頁(yè)。11 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭螺釘發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大頭螺釘(ludng)(ludng)工作時(shí)最大拉力工作時(shí)最大拉力Pmax = 58.3kNPmax = 58.3kN，最小拉力，最小拉力 Pmin Pmin =55.8kN=55.8kN，螺紋內(nèi)徑，螺紋內(nèi)徑 d=11.5mm d=11.5mm。求。

4、求 、m m 和和 r r。561MPa0.01155830042maxmaxAP537.2MPa0.01155580042minminAP12MPa25375612minmax549MPa2537561minmax2m0.957561537maxminr目錄(ml)第11頁(yè)/共27頁(yè)第十一頁(yè)，共28頁(yè)。12目錄第12頁(yè)/共27頁(yè)第十二頁(yè)，共28頁(yè)。13目錄(ml)第13頁(yè)/共27頁(yè)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。14目錄(ml)第14頁(yè)/共27頁(yè)第十四頁(yè)，共28頁(yè)。15目錄第15頁(yè)/共27頁(yè)第十五頁(yè)，共28頁(yè)。16(1)(1) 對(duì)于對(duì)于(duy)(duy)疲勞疲勞，決定壽，決定壽(2)(2)命的最重要因

5、素是命的最重要因素是應(yīng)力應(yīng)力(3)(3)幅幅 。(2) (2) 材料的疲勞壽命材料的疲勞壽命N N 隨應(yīng)力隨應(yīng)力(yngl)(yngl)幅幅SaSa的增大而減的增大而減小。小。(3) (3) 存在這樣一個(gè)最大應(yīng)力，低于該應(yīng)力，疲勞破存在這樣一個(gè)最大應(yīng)力，低于該應(yīng)力，疲勞破壞不會(huì)發(fā)生，該最大應(yīng)力稱為壞不會(huì)發(fā)生，該最大應(yīng)力稱為，記為，記為Sr ，如對(duì)稱循環(huán)下的疲勞極限為如對(duì)稱循環(huán)下的疲勞極限為S-1，脈動(dòng)循環(huán)下為，脈動(dòng)循環(huán)下為S0。 O目錄第16頁(yè)/共27頁(yè)第十六頁(yè)，共28頁(yè)。17低碳鋼，靜強(qiáng)度極限低碳鋼，靜強(qiáng)度極限MPa500400b彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限 MPa220170)(b1 - 拉壓

6、疲勞極限拉壓疲勞極限 MPa160120)(t1 -目錄(ml)第17頁(yè)/共27頁(yè)第十七頁(yè)，共28頁(yè)。18（1 1）應(yīng)力）應(yīng)力(yngl)(yngl)集中的影集中的影響；響；（2 2）構(gòu)件尺寸的影響；）構(gòu)件尺寸的影響；（3 3）表面加工質(zhì)量的影響；）表面加工質(zhì)量的影響；目錄第18頁(yè)/共27頁(yè)第十八頁(yè)，共28頁(yè)。19目錄第19頁(yè)/共27頁(yè)第十九頁(yè)，共28頁(yè)。20 疲勞試驗(yàn)表明，常幅疲勞在常溫(chngwn)(chngwn)、無(wú)腐蝕環(huán)境下，應(yīng)力幅和循環(huán)次數(shù)N N 間存在對(duì)數(shù)關(guān)系：或 其中、a a是與構(gòu)件及連接類別(libi)(libi)有關(guān)的兩個(gè)參數(shù)。和的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線目錄(ml)第20頁(yè)/共27頁(yè)

7、第二十頁(yè)，共28頁(yè)。21常幅疲勞(plo)(plo)許用應(yīng)力幅的實(shí)用表達(dá)式： C C 是與構(gòu)件和連接(linji)(linji)的種類及其受力情況有關(guān)的參數(shù)。列于教材表6-16-1。 上式適用于焊接鋼結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件和連接。構(gòu)件連接的分類(fn li)(fn li)列于教材表6-26-2。目錄第21頁(yè)/共27頁(yè)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。22minmaxminmax7 . 0鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，循環(huán)次數(shù)N105時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算；而應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力不需驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度。目錄第22頁(yè)/共27頁(yè)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。23一焊接箱型鋼梁在跨中截面受到Fmin=10kNFmin=10kN和Fmax=Fma

8、x=100kN100kN的常幅交變荷載作用，跨中截面對(duì)其形心主軸z z的慣性矩Iz=68.5Iz=68.510-6m410-6m4。該梁由手工焊接而成，屬第四類構(gòu)件，欲使構(gòu)件在服役期限內(nèi)，能經(jīng)受(jngshu)2(jngshu)2106106次交變荷載作用，試校核其疲勞強(qiáng)度。目錄(ml)第23頁(yè)/共27頁(yè)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。24危險(xiǎn)點(diǎn)在跨中下翼緣處a點(diǎn)，其最大、最小拉應(yīng)力(yngl)為： MPa83.64m105 .68)m1015. 0)(m875. 0)(N1050(463maxmaxzaIyMMPa48. 6m105 .68)m1015. 0)(m875. 0)(N105(463minminzaIyM應(yīng)力幅 MPa35.58minmax目錄(ml)第24頁(yè)/共27頁(yè)第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。25（2）確定許用應(yīng)力(yngl)幅，校核疲勞強(qiáng)度 由表6-16-1查得第四類構(gòu)件(g