金属疲劳

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
根据实验应力的大小、破断时应力(应变)循环次数的高低,可分为高周疲劳实验和低周疲劳 实验。一般来说,失效循环次数大于 5×104 的称为高周疲劳实验,而小于 5×104 的称为低周疲劳实 验,也称应变疲劳实验。
一.实验目的
1.分别测定低碳钢材料疲劳极限 σ-1 和 S-N 曲线的方法; 2.了解旋转弯曲疲劳试验机的构造原理和使用方法; 3.观察疲劳断口的特征,分析导致疲劳破坏的主要原因。
件 CD 长度内受等弯矩的作用。作用在试件上的力为 F。由材料力学可得试件横截面上最大弯曲应

max

M max W
(5.5-1)
1 式中, M max —试件危险截面的弯曲力矩,对于图 5.5-1 所示的四点加载, M max = 2 Fa ;W—试件
截面系数,对于直径为 d 的圆截面,W d 3 。 32
97
得的径向跳动量不大于 0.02mm。 3.安装试件与实验 1)将主轴筒垫板塞入加载架与台面之间,使主轴筒位于水平位置; 2)将加载机构的手轮顺时针转到极点,卸载; 3)用扳手拧松左右试件夹持螺母,从主轴套中取出试件夹爪; 4)将试件插入主夹爪中,一起装入左主轴筒内(注意夹爪端部的键要对准主轴的键槽),向右移
二.实验原理
工程上处理疲劳数据的基本方法是绘制 S-N 曲线。即表示应力 S 与断裂时应力循环次数 N 之间 关系的曲线。绘制 S-N 曲线时,一般以应力值 σ0 或最大应力 σmax 为纵坐标,断裂前的循环次数 N(疲
劳寿命)为横坐标(N 均采用对数坐标)。实验表明当循环特性 R = min 一定时,应力 σ 与 N 有完 max
动左轴套,使试件伸入右轴套的夹爪内; 5)用二只扳手旋紧右轴套的夹爪螺母,然后同样旋紧左轴套的夹爪螺母,将试件夹紧; 6)将千分表触头顶在试件上,用于转动试件,此时千分表指针指示的试件摆动幅度(径向圆跳动
量)应小于 0.03 mm;启动试验机后,空载正常运转时在主轴套加力部分测得的径向圆跳动量应小 于 0.06mm;
全的对应关系,即:材料承受的最大循环应力愈大,则断裂时的循环次数(N)愈小,而且当 σ 低于
某极限值时,其 S-N 曲线趋于水平线,该极限应力即称为疲劳极限或持久极限(R 为应力循环对称 系数),对于对称循环,R=-1,故疲劳极限用 σ-1 表示。例如,对钢材做疲劳实验一般要进行 1×107 次数而不失效的最大应力为疲劳极限;而有色金属要求达 5×108 次数。对于大部分有色金属,如铝、
实践证明疲劳断裂是由裂纹的萌生扩展直至最终断裂时由于循环应力的反复交变构件上的应力最大处往往是应力集中首先形成微裂纹随着循环次数的增加裂纹逐渐扩展构件的承载面积也随之逐渐减少当裂纹面上的应力达到材料的断裂强度时构件就突然断裂
5.5 金属疲劳
在工程实际中,许多零部件如轴、齿轮、轴承、叶片等,承受随时间周期性变化的载荷作用, 这种随时间周期性变化的载荷称为交变载荷,对应的应力称为交变应力。在交变应力作用下,零部 件的破坏形式与静载荷不同,破坏时的工作应力比静荷作用下强度小得多。承受交变应力的零部件, 经过较长时间运行而发生失效的现象称为疲劳。
设计部门提供疲劳性能数据外,还可作为一种特殊疲劳实验的预备性实验。由于常规实验方法耗费
少,周期短,因此得到广泛运用。
1.单点法:单点法是在每一应力水平只做 1 个试件。实验时,一般以最高应力水平开始,逐级
降低应力水平,记录在各级应力水平下试件的疲劳寿命(破坏时的循环数),直到完成全部实验为止。
单点实验法至少需要 10 个材料和尺寸均相同的试件。其中一个试件用于静载实验,1~2 个试件
作为备品,其余 7~8 个试件用于疲劳实验。
应力比 R 的大小应根据设计要求和试验机条件来确定,材料的 S-N 曲线是在给定应力比的条件
下实验得到的,旋转弯曲疲劳实验,其应力比 R=-1。
6
实验时,应力水平至少取 7
7
级,相邻两极应力水平差的相对值不超过
5%。疲劳实验都是从高应
力向低应力进行的,第一级的应力水平取 0.6 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
相关文档
最新文档