材料力學(xué)課件全套ppt課件(已修改)
2025-01-29 17:31 本頁面
【正文】 第十一章 交變應(yīng)力 第十一章 交變應(yīng)力 167。 111 交變應(yīng)力與疲勞極限 167。 112 影響持久極限的因數(shù) 目錄 構(gòu)件有加速度時(shí)動(dòng)應(yīng)力計(jì)算 （ 1）直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力 （ 2）水平面轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力 構(gòu)件受沖擊時(shí)動(dòng)應(yīng)力計(jì)算 （ 1）自由落體沖擊問題 （ 2）水平?jīng)_擊問題 動(dòng)響應(yīng) =Kd 靜響應(yīng) 167。 111 交變應(yīng)力 疲勞極限 目錄 交變應(yīng)力的基本參量 在交變荷載作用下應(yīng)力隨時(shí)間變化的曲線，稱為 應(yīng)力譜 。 隨著時(shí)間的變化，應(yīng)力在一固定的最小值和最大值之間作周期性的交替變化，應(yīng)力每重復(fù)變化一次的過程稱為一個(gè) 應(yīng)力循環(huán) 。 一個(gè)應(yīng)力循環(huán) t O min?max??Δ目錄 通常用以下參數(shù)描述循環(huán)應(yīng)力的特征 (1)應(yīng)力比 r maxmin???r(2)應(yīng)力幅 (3)平均應(yīng)力 )(21m inm a xm ??? ??一個(gè)非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力可以看作是在一個(gè)平均應(yīng)力 ?m 上疊加一個(gè)應(yīng)力幅為 ?? 的對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力組合構(gòu)成。 目錄 r = 1 ：對(duì)稱循環(huán) ； r 0 ：拉壓循環(huán) ； r = 0 ：脈動(dòng)循環(huán) 。 r 0 ：拉拉循環(huán) 或壓壓循環(huán)。 疲勞極限 將若干根尺寸、材質(zhì)相同的標(biāo)準(zhǔn)試樣，在疲勞試驗(yàn)機(jī)上依次進(jìn)行 r = 1的常幅疲勞試驗(yàn)。各試樣加載應(yīng)力幅 ?? 均不同，因此疲勞破壞所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 各不相同。 以 ?? 為縱坐標(biāo)，以 N 為橫坐標(biāo)（通常為對(duì)數(shù)坐標(biāo)），便可繪出該材料的應(yīng)力 — 壽命曲線即 SN 曲線如圖（以 40Cr鋼為例） 注 ：由于在 r =1時(shí)， ?max = ??/2，故 SN 曲線縱坐標(biāo)也可以采用 ?max 。 目錄 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 550 650 750 850 N ? max /MPa 從圖可以得出三點(diǎn)結(jié)論： (1)對(duì)于疲勞，決定壽命的 最重要因素是應(yīng)力幅 ?? 。 (2)材料的疲勞壽命 N 隨應(yīng)力幅 ?? 的增大而減小。 (3)存在這樣一個(gè)應(yīng)力幅，低于該應(yīng)力幅，疲勞破壞不會(huì)發(fā)生，該應(yīng)力幅稱為 疲勞極限 ，記為 ?1 。 目錄 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 550 650 750 850 N ? max /MPa 對(duì)低碳鋼，其 M P a5 0 0~4 0 0b ??其彎曲疲勞極限 M P a2 2 0~1 7 0)( b1 ?? 拉壓疲勞極限 M P a1 6 0~1 2 0)(t1 ??對(duì)于鋁合金等有色金屬，其 SN曲線沒有明顯的水平部分，一般規(guī)定 時(shí)對(duì)應(yīng)的 稱為 條件疲勞極限 ，用 表示。 目錄 114. 影響持久極限的因數(shù) 目錄 構(gòu)件外形的突然變化，例如構(gòu)件上有槽、孔、缺口、軸肩等，將引起應(yīng)力集中 ? ?? ?11 dKK ?????? ? ?? ?11dKK? ?? ???或 有效應(yīng)力集中因數(shù) 理論應(yīng)力集中因數(shù) m axnK? ??? —— 尺寸因數(shù) 11 )(?????? d d)( 1?? 光滑零件的疲勞極限 試樣的疲勞極限 目錄 —— 表面質(zhì)量因數(shù) 磨削加工（試樣） 其他加工 一般情況下，構(gòu)件的最大應(yīng)力發(fā)生于表層，疲勞裂紋也多于表層生成。表面加工的刀痕、擦傷等將引起應(yīng)力集中，降低持久極限。所以表面加工質(zhì)量對(duì)持久極限有明顯的影響。 看表 不同表面粗糙度的表面質(zhì)量因數(shù) 查看表 尺寸因數(shù) 第十三章 能量法 167。 131 概 述 在彈性范圍內(nèi)，彈性體在外力作用下發(fā)生變形而在體內(nèi)積蓄的能量，稱為彈性應(yīng)變能，簡(jiǎn)稱應(yīng)變能。 物體在外力作用下發(fā)生變形，物體的變形能在數(shù)值上等于外力在加載過程中在相應(yīng)位移上所做的功，即 =W 167。 132 桿件變形能計(jì)算 一、軸向拉伸和壓縮 F?l ?llF ???21EAlFF21?EAlFEAlF N2222????lN xxEAxFV d)(2)(2?二、扭轉(zhuǎn) ppepee IGlTIGlMIGlMM2221 22?????l pxxIGxTV d)(2)(2?三、彎曲 WV ??純彎曲： 橫力彎曲： ??lxxIExMV d)(2)(2???? eM21133 變形能的普遍表達(dá)式 2F3F1?2?3??????? 332211 212121 ???? FFFWV即 ：線彈性體的變形能等于每一外力與其相應(yīng)位移乘積的二分之一的總和。 )(xN)(xN)(xM)(xM)(xT )(xT? ?? ???L L PLNGIdxxTEIdxxMEAdxxFV2)(2)(2)( 222?所有的廣義力均以靜力方式，按一定比例由 O增加至最終值。任一廣義位移 與整個(gè)力系有關(guān)，但與其相應(yīng)的廣義力 呈線性關(guān)系。 i? iF 例：試求圖示懸臂梁的應(yīng)變能，并利用功能原理求自由端 B的撓度。 F xl解： xFxM ???)(? ??l EIlFxIExMV6d2)( 322?BwFW ?? 21 ，得由 WV ??EIFlwB 33?例題：懸臂梁在自由端承受集中力 F及集中力偶矩 M0作用。設(shè) EI為常數(shù)，試求梁的應(yīng)變能。 L F Me A B 解： ⑴ 彎矩方程 FxMxM e ??)(⑵ 變形能 EILFEIFLMEILMdxFxMEIdxEIxMVeeLeL622)(212)(222222?????? ???L F M0 A B ⑶ 當(dāng) F和 M0分別作用時(shí) EILFVEIL
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