材料力学 第十章 疲劳强度的概念

循环一次
min r 1 max
2
Baidu Nhomakorabea
max
1
m
min
3
4
1
t
1 max min 0 2
1 a max min max 2
2.脉动循环
min 0
min r 0 max

1 1 m max min max 2 2 1 1 a max min max 2 2
疲劳失效机理
金属材料裂纹 疲劳源 裂纹扩展 光滑区 脆断 粗糙区
疲劳破坏案例1
1979年，美国DE-10型飞机失事，死亡270人，原因螺旋桨 转轴发生疲劳破坏，该型号飞机停飞一年，全面检修，是 设计问题。
疲劳破坏案例2
1981年初，欧洲北海油田“基尔兰”号平台覆灭，死亡 123人，原因疲劳破坏，横梁在海浪的交变应力作用下， 横梁承孔边裂缝，当时大风掀起7米巨浪，10105吨的浮台 沉没于大海之中
第10章 疲劳强度的概念
构件正常工作强度条件：
塑性材料：

u
n
n：安全因数
u s
脆性材料：
u b
u 作用下，构件会产生 在周期性应力 裂纹或完全断裂，这种现象为“疲劳失效”。
产生微裂纹——裂纹扩展——断裂
断裂力学
10.1 交变应力与疲劳失效
一、交变应力
交变应力：构件内随时间作周期性变化的应力。
疲劳与疲劳失效：结构的构件在交变应力的作用下发 生的破坏现象，称为疲劳失效，简称疲劳. 应力循环：应力每重复变化一次，称为一个应力循环。 完成一个应力循环所需的时间T ，称为一个周期。

o
t

a
max
min
o
a
m
t m：平均应力
max：最大应力
O
t
3.静载
min r 1 max
m
1 max min max 2

max
1 a max min 0 2
O
t
二、疲劳失效
疲劳失效的特点
构件在交变应力作用下失效时，具有如下特征： 1）破坏时的最大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，即使塑性材料， 也将呈现“突然”的脆性断裂； 4）金属材料疲劳断裂断口上，有明显的光滑区域与颗粒区域。
疲劳破坏案例3
1998年5月，德国高速列车出轨，原因列车大轴发生疲劳 破坏。
min：最小应力
a：应力幅值

a a
max min
o
m
min 循环特征： r max
m
t
1 a max min 2
1 max min 2
max m a
min m a
1.对称循环