交變應(yīng)力ppt課件(已修改)
2025-05-17 22:13 本頁(yè)面
【正文】 1 第十一章 交變應(yīng)力 本章內(nèi)容 : 167。 交變應(yīng)力與疲勞失效 167。 交變應(yīng)力的循環(huán)特征，應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 167。 持久極限 167。 影響持久極限的因素 167。 對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 167。 持久極限曲線 167。 不對(duì)稱循環(huán)下構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 167。 彎扭組合交變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算 167。 變幅交變應(yīng)力 167。 提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的措施 2 大家考慮一下我們的日常所見(jiàn)，即可發(fā)現(xiàn)，工程中的許多載荷是隨時(shí)間而發(fā)生變化的，而其中有相當(dāng)一部分載荷是隨時(shí)間作周期性變化的。例如火車的輪軸。 k?zy?t167。 11. 1 交變應(yīng)力與疲勞失效 交變應(yīng)力 ? 構(gòu)件內(nèi)隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力 。 FFF FaaFa3 F ?t?t 電機(jī)偏心轉(zhuǎn)子引起梁的振動(dòng) 靜平衡位置 t?4 y d t? ? 2 s in ? aFM ?? tIdaFIyMzz?? s in2??一、 定義： 交變應(yīng)力 ： 構(gòu)件中點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)隨時(shí)間而作周期性變化的應(yīng)力。 疲勞破壞 ： 在交變應(yīng)力下， 雖然最大應(yīng)力 小 于屈服極限 ，長(zhǎng)期重復(fù)之后，也會(huì)突然斷裂。即使是塑性較好的材料，斷裂前也沒(méi)有明顯的塑性變形。這種破壞現(xiàn)象習(xí)慣上稱為疲勞破壞。 二 、 交變應(yīng)力所造成的危害 ： 機(jī)械零件的破壞 10080如列車輪軸的疲勞破壞會(huì)引起列車出軌。汽輪機(jī)任一葉片的疲勞破壞將打斷整圈葉片，且破壞前無(wú)明顯征兆，故常常令人防不勝防。 是由交變應(yīng)力造成的，且危害性很大。如 5 。 。 （鑄鐵）構(gòu)件在靜載下脆性破壞的斷 口相似。 ，最大應(yīng)力值一般低于靜載荷作用下 材料的抗拉 (壓 )強(qiáng)度極限 σb，有時(shí)甚至低于屈服極限 σs ，一般沒(méi)有顯著的塑性變形，即使是 塑性材料也是如此。在構(gòu)件破壞的斷口上，明顯地存在著兩 個(gè)區(qū)域：光滑區(qū)和顆粒粗糙區(qū)。 ，應(yīng)力隨時(shí)間變化經(jīng)過(guò)多次重復(fù)，其循環(huán)次 數(shù)與應(yīng)力的大小有關(guān)。應(yīng)力愈大，循環(huán)次數(shù)愈少。 三、疲勞破壞構(gòu)件的特征： 6 四 、 疲勞破壞的解釋： 由于構(gòu)件的形狀和材料 不均勻等原因，構(gòu)件某些局 部區(qū)域的應(yīng)力特別高。在長(zhǎng) 期交變應(yīng)力作用下，于上述 應(yīng)力特別高的局部區(qū)域，逐 步形成微觀裂紋。裂紋尖端 的嚴(yán)重應(yīng)力集中，促使裂紋 逐漸擴(kuò)展，由微觀變?yōu)楹暧^ 。裂紋尖端一般處于三向拉 伸應(yīng)力狀態(tài)下，不易出現(xiàn)塑 性變形。當(dāng)裂紋逐步擴(kuò)展到一定限度時(shí)，便可能驟然迅速擴(kuò)展，使構(gòu)件截面嚴(yán)重削弱，最后沿嚴(yán)重削弱了的截面發(fā)生突然脆性斷裂。從上述解釋與疲勞破壞斷面的特征較吻合，故較有說(shuō)服力。 ? 粗糙區(qū) ? 光滑區(qū) ? 裂紋源 目錄 7 疲勞失效的 機(jī)理 交變應(yīng)力 突然斷裂，形成斷口的顆粒狀粗糙區(qū) 晶格位錯(cuò) 位錯(cuò)聚集 微觀裂紋 滑移帶 宏觀裂紋 宏觀裂紋擴(kuò)展，形成斷口的光滑區(qū) 因疲勞破壞是在沒(méi)有明顯征兆的情況下突然發(fā)生的，極易造成嚴(yán)重事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件的破壞，大部分屬于疲勞破壞。 8 一個(gè)應(yīng)力循環(huán) m σ a σ max σ σ min 在交變應(yīng)力中 ， 應(yīng)力每重復(fù)變化一次稱為一個(gè) “ 應(yīng)力循環(huán) ” 。 應(yīng)力重復(fù)變化的次數(shù)稱為 “ 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ” ， 用 N表示 。 應(yīng)力的極大值稱為最大應(yīng)力 ， 用 σmax表示； 應(yīng)力的極小值稱為最小應(yīng)力 ， 用 σmin表示 。 對(duì)稱循環(huán) σt 動(dòng)態(tài)曲線 循環(huán)特征 r—— 最小應(yīng)力與最大應(yīng)力的比值 m inm axr ???（ ） 167。 11. 2 交變應(yīng)力的循環(huán)特征，應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 按正弦規(guī)律變化的交變應(yīng)力 如圖所示。 9 最大應(yīng)力和最小應(yīng)力的代數(shù)平均值稱為 “ 平均應(yīng)力 ” 用 σm表示 ， 即： m a x m in2m??? ??一個(gè)應(yīng)力循環(huán) m σ a σ max σ σ min 平均應(yīng)力與應(yīng)力幅度 最大應(yīng)力和最小應(yīng)力的帶數(shù)差之半 ， 稱為 “ 應(yīng)力幅度 ” 用 σa表示 ， 即： m a x m i n2a??? ??r=0 脈沖循環(huán) σmax r=1 靜應(yīng)力 σmax=σmin=σ 交變應(yīng)力的特殊情況 10 對(duì)稱循環(huán) : ?max 與 ?min 大小相等，符號(hào)相反的應(yīng)力 循環(huán)。 對(duì)于 對(duì)稱循環(huán) ?r ?m? ?a?1? 0 max?有： 除對(duì)稱循環(huán)以外的循環(huán)， 都稱為 不對(duì)稱循環(huán) 。 ?min =0 ( 或 ?max =0)的循環(huán)，稱為脈動(dòng) 循環(huán)。 脈動(dòng)循環(huán) : ?r ?m? ?a?0 max?21有： max21?或： ?r ?m? ?a?,?? ,21min? min21??交變應(yīng)力的特例 ?? 靜應(yīng)力 對(duì)于 靜應(yīng)力 : ?r ?m? ?a?,1 max?有： 0,m i n??11 167。 11. 3 持久極限 持久極限 是疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。 持久極限 持久極限由 疲勞試驗(yàn) 確定 ?? 經(jīng)過(guò) 無(wú)窮多次 應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞失 效時(shí)的 最大應(yīng)力值 。又稱為 疲勞極限 。 一 、 實(shí)驗(yàn)： 把一級(jí)相同的試件從高到低加上一定載荷使其承受交變應(yīng)力，直至其破壞為止，并記下每個(gè)試件
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