cllx疲劳交变应力

2. 降低表面粗糙度及避免使构件表面受到机械损伤或化 学损伤（如腐蚀等）。
3. 增加表层强度：
可采用高频淬火等热处理，渗碳、氮化等化学处理和机械 方法（如喷丸等）强化表层，以提高疲劳强度。
称为交变应力的循环特征或应力比。
r min , max
3. 平均应力
Hale Waihona Puke Baidu
m
max
min
2
4. 应力幅
a
max
min
2
恒幅交变应力 变幅交变应力
以上五个特征值中，只有二个是独立的。满足
max m a min m a
•具体描述一种交变应力，可用最大应力 max和循环应力r， 或用平均应力 m 和应力幅值 a 。
若规定安全系数
，
，园杆表面经磨削加工.试校核
此杆的强度。若规定安全系数 n=2,ns=1.5.
【解】（1）计算圆杆 工作应力。
§14-8 提高构件疲劳强度的措施
疲劳裂纹主要形成于构件表面和应力集中部位。提高疲劳强 度措施为：
1. 减缓应力集中：设计构件外形时，避免方形或带有尖角的 孔和槽；在截面突变处采用足够大的过渡圆角。
•疲劳破坏产生的过程可概括为： 裂纹形成 裂纹扩展 断裂
§14-2 交变应力循环特征
1. 应力循环
图中应力大小由a到 b 经历了一个全过程变化 最大应力： max
又回到原来的数值，称为一个应力循环。完
成一个应力循环所需的时间，称为一个周期。 最小应力： min；
2. 循环特征或应力比
一个应力循环中最小应力与最大应 力的比值：
稳定的交变应力： max 、 min 均不变， a为常数
（等幅情况）；
不稳定的交变应力： max 、 min 不是常量， a 为变化的
（不等幅情况）。
5.对称循环：如受弯的车轴
max min m 0 a max min
r 1
6.非对称循环 (r 1：)
max min 0
• 1值是工程材料最常见、最基本的材料性能指标之一。测定该值
的方法为：
试件：d=7-10mm，表面磨光的小试件6-10 根。 机器：疲劳试验机（简支梁式或悬臂梁式）
max
min
M W
Pa/ 2
1 d 3
16Pa
d 3
32
步骤：
先取1 0.6 b ，经过 N1次循环后断裂; 再取 （2 比 1减少20-40MPa） ，经过N2 次循环后断裂;
疲劳寿命：材料在交变应力作用下产生疲劳破坏时所经历的应
力循环次数，记作 N，与 max 及 r 有关。
疲劳极限或有限寿命持久极限：
材料在规定的应力循环次数N下，不发生疲劳破环的最
大应力值，记作
N r
(
N r
)
。
无限寿命疲劳极限或持久极限 r ：
当
m
不超过某一极限值，材料可以经受“无数次”应力
ax
循环而不发生破坏，此极限值称为无限寿命疲劳极限或持久极限。
9．条件持久极限
规定标准试件在一定循环次数下不破坏时的最大 应力，称为条件持久极限（或名义持久极限）。
10. 应力寿命曲线
表示一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命 之间关系的曲线，称应力寿命曲线，也称S-N 曲线。
§14-3 影响持久极限的因素
1. 构件外形的影响
构件外形的突变（槽、孔、缺口、轴肩等）引起应力集中。 应力集中区易引发疲劳裂纹，使持久极限显著降低
a
max min
2
m
max min
2
r min max
max
a
m in
t
t
7. 脉动循环：如齿轮
max 2 m 2 a min 0
r 0
8. 静应力：如拉压杆
max min m a 0
r 1
max m
a t
a 0
max min m
t
材料的疲劳（持久）极限及其测定
3 ……
N3
……
……
7
N7
如果第七根试件在
下经历了
7
N
7
10 7 次循环次数而不
断裂，并且 ( 6 7 ) 10 MPa 或 ( 6 7 ) 5% 7 ，则
7 即为该材料的疲劳极限 1。否则，进行下一根试件的试
验。
8．持久极限 标准试件经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的
最大应力值，称为该材料的持久极限。持久极限也称疲 劳极限。
k
1 d
1
k
k
1
d
1
k
有效应力集中系数
2. 构件尺寸的影响
称为尺寸系数
3. 构件表面质量的影响
表面质量系数
§14-4 循环应力下构件的疲劳强度计算 对称循环下，构件的疲劳强度条件
【例14-1】图14-1所示圆杆上有一个沿直径的贯穿圆孔，不对称
交变弯矩为
。材料为合金钢,
，
，
，
。圆杆表面经磨削加工。
第十二章 交变应力
1. 交变应力：
构件内随时间作 周期性变化的应 力，称交变应力。
2. 疲劳与疲 劳失效
结构的构件或机 械、仪表的零部 件在交变应力作 用下发生的破坏 现象，称为疲劳 失效，简称疲劳
４. 疲劳失效的特点与原因简述
1) 破坏时的名义应力值往往低于材料在静载作用下的屈服应力； 2) 构件在交变应力作用下发生破坏需要经历一定数量的应力循环 3) 构件在破坏前没有明显的塑性变形预兆，即使韧性材料，也将 呈现“突然”的脆性断裂； 4) 金属材料的疲劳断裂断口上,有明显的光滑区域与颗粒区域。。
疲劳失效的机理：
交变应力引起金属原子晶格的位错 运动→位错运动聚集，形成分散的 微裂纹→微裂纹沿结晶学方向扩展 （大致沿最大剪应力方向形成滑移 带）、贯通形成宏观裂纹→宏观裂 纹沿垂直于最大拉应力方向扩展， 宏观裂纹的两个侧面在交变载荷作 用下，反复挤压、分开，形成断口 的光滑区→突然断裂，形成断口的 颗粒状粗糙区。