材料力学实验设计-测自行车车轮辐条的疲劳极限.

材料力学实验设计-测自行车车轮辐条的疲劳极
限
一、实验目的
1) 了解测定材料疲劳极限的方法。

2) 了解疲劳试验中应力比r 的测量方法。

3) 测量自行车车轮辐条在正常工作时的疲劳极限。

二、实验设备
1) 疲劳实验机
2) 静态电阻应变仪三、实验原理
自行车车轮在转动的过程中，由于要克服车轮钢圈的受压变形，车轮辐条会受都周期性变化的拉力和压力。

压力
/条
由车轮的变形趋势可知，当辐条运动到水平位置时受到最大拉应当辐条运动到竖直位置时受到最大压应力min。

厂
_匚 仪min
min
E
min =E
2~
在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值
r
min
max
称为循环特征或应力比。

在既定的r 下，若式样的最大应力为
寿命（简称寿命）。

实验表明，在统一循环特征下，最大应力越大, 则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。

表示最大应力 与寿命N 的关系曲线称为应力-寿命曲线或S N 曲线。

碳钢的S N 曲
max
min
在辐条左右对称位置粘贴两个应变片， 采用半桥桥路接法测辐条
在水平和竖直位置时的应变 max 和min 。

则 max
max
E max
E 仪 max
2
经历N i 次循环后，发生疲劳失效，则N i 称为最大应力为
1 max
时的疲劳
1 max
，
max
仪 min °
r 仪 min
仪max
线如图1.1所示。

从图中看出，当应力降到某一极限值
r
时，S N 曲
线趋进于水平线。

即应力不超过r 时，寿命N 可无限增大。

r 称为疲 劳极限或持久极限，下标r 表示循环特征。

实验表明，黑色金属试样如经 历107
次循环仍未失效，则在增加循
环次数一般也不会失效。

故把107
次
循环下仍未失效的最大应力作为
持久极限r 。

而把N o 107
称为循环基数。

有色金属的
S N 曲线在
N 5 108时往往仍未趋于水平，通常规定一个循环基数
N o ，例如取
N 0 108
，把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。

四、实验步骤
1) 在自行车车轮上选取一根辐条，进行一定的表面洁净处理。

2) 在辐条最小直径处左右对称的位置粘贴两片应变电阻应变片。

3)
测出车轮在加载后辐条在水平和竖直位置时的应变量
仪 max 、
4)
计算出循环征
闾 牴
5）在疲劳试验机上设定相应的r 值，选取一组同样规格的自行车辐条，开始试验，测出疲劳极限
6）观察辐条试件疲劳断口特征。

五、实验结果处理
1）下列情况实验数据无效：载荷过高致使试样弯曲变形过大，造成中途停机；断口处有明显的夹渣致使寿命偏低。

2）将所有的实验数据列表；然后以IgN为横坐标，max为纵坐标，绘
max
制光滑的S N 曲线。

3）绘出破坏断口，指出其特征。