疲勞與斷裂第二章應(yīng)力疲勞-wenkub
2022-10-31 19:20:06 本頁面
【正文】 中，缺口的影響是用疲勞缺口系數(shù)Kf 表示的， Kf 是在給定壽命下，無缺口構(gòu)件疲勞強(qiáng)度與相應(yīng)的缺口件疲勞強(qiáng)度之比。 鍍前滲氮，鍍后噴丸等，可以減小其不利影響。材料強(qiáng)度越高，影響越大。 溫度、載荷、使用時(shí)間等因素可能引起應(yīng)力松弛，例如，鋼在 350?C以上 , 鋁在 150?C以上，就可能出現(xiàn)應(yīng)力松弛，影響疲勞壽命。焊接、氣割、磨削等會(huì)引入殘余拉應(yīng)力，使疲勞強(qiáng)度降低或壽命減小。 加工時(shí)的劃痕、碰傷 (尤其 在 孔、臺(tái)階等高應(yīng)力區(qū) )，可能是潛在的裂紋源，應(yīng)當(dāng)注意防止碰劃。 尺寸修正后的疲勞極限為： Sf39。 20 同樣可用高應(yīng)力區(qū)體積的不同來解釋。 18 R 0 .2 .4 .6 .8 600 400 200 400 200 0 200 400 600 200 400 600 200 400 S /MPa m S /MPa a S /MPa min S /MPa max S /MPa max 7075T6 鋁合金等壽命疲勞圖 600 400 200 N=10 6 N=10 5 N=10 4 N=10 7 R= N=104, Sa=220, lgSa= N=105, Sa=180, lgSa= N=106, Sa=150, lgSa= N=107, Sa=130, lgSa= 問題二、試由圖估計(jì) R= SN曲線。 設(shè) AB=h， OB的斜率為： k=Sa/Sm=(OAsin45?hsin45?) /(OAcos45?+hcos45?) =(OAh)/(OA+h) S 1 A S S a O S u m B C 1 R=0 R= R=1 D h Su S 1 0 S 1 S 2 1 0 1 R S a S m 將 SaSm關(guān)系圖旋轉(zhuǎn)45?度，坐標(biāo) S1 和 S2 代表什么？ 16 如此得到的圖，稱為等壽命疲勞圖。 S 1 A S S a O S u m B C 1 R=0 R= R=1 D 3) 等壽命疲勞圖 且有： k=1 (45?線 )時(shí)， Sm=Sa， R=0。 Gerber： (Sa/S1)+(Sm/Su)2=1 Goodman： (Sa/S1)+(Sm/Su)=1 12 解： 1. 工作循環(huán)應(yīng)力幅和平均應(yīng)力： Sa=(SmaxSmin)/2=360 MPa Sm=(Smax+Smin)/2=440 MPa 例 : 構(gòu)件受拉壓循環(huán)應(yīng)力作用， Smax=800 MPa, Smin=80 MPa。 S N Sm0 Sm=0 Sm0 a R 增大 11 2） SaSm關(guān)系 S S 1 a S u S m N=10 4 N=10 7 Sa/S1 1 0 1 Sm/Su N=10 7 Haigh 圖 如圖，在等壽命線上， Sm?， Sa?； Sm?Su。 假定 2：壽命 N=106時(shí)， S106=Sf=kSu, 如彎曲時(shí)， k=。 S 3 4 5 6 7 Lg N S f 3) 三參數(shù)式 (SSf)=C 7 3. SN曲線的近似估計(jì) 斜線 OA+水平線 AB R=1，旋轉(zhuǎn)彎曲時(shí)有： Sf(bending)= (Su 1400MPa) 分散在 ()Su間 Sf(bending)=700MPa (Su 1400MPa) 1)疲勞極限 Sf與極限強(qiáng)度 Su之關(guān)系 500 500 1000 1500 200 800 0 A B 旋 轉(zhuǎn) 彎 曲 疲 勞 極 限 S MPa f 材料極限強(qiáng)度 S MPa u S /S = f u S =700 f 常用金屬材料數(shù)據(jù)圖 8 軸向拉壓載荷作用下的疲勞極限 可估計(jì)為： Sf(tension)=(benting)= 實(shí)驗(yàn)在 ()Su之間 高強(qiáng)脆性材料，極限強(qiáng)度 Su取為 ?b ； 延性材料 , Su取為 ?ys。 二邊取對(duì)數(shù)，有 : lg S=A+B lgN SN間有 對(duì)數(shù)線性 關(guān)系； 參數(shù) A=LgC/m, B=1/m。 S 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 N f S N 疲勞強(qiáng)度 (fatigue strength) SN： 4 “無窮大”一般被定義為： 鋼材， 107次循環(huán)； 焊接件， 2 106次循環(huán)； 有色金屬， 108次循環(huán)。 脆性材料 , 或可測(cè)的應(yīng)變降。 應(yīng)變疲勞 : SmaxSy， Nf104， 也稱 低周 應(yīng)變 疲勞。 應(yīng)力水平（ S）用 R和 Sa描述。延性材料 應(yīng)力 s 應(yīng)變 e Sy o 第二章 應(yīng)力疲勞 SN曲線 3 R=1 (Sa=Smax)條件下得到的 SN曲線。 S 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 N f S N S f 疲勞極限 (endurance limit ) Sf： 壽命 N趨于無窮大時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力 S的極限值 Sf。 Lg S 3 4 5 6 7 Lg N S f 6 考慮疲勞極限 Sf，且當(dāng) S趨近于 Sf時(shí)， N??。 扭轉(zhuǎn)載荷作用下的疲勞極限 可估計(jì)為： Sf(torsion)=(benting)= 實(shí)驗(yàn)在 ()Su之間 注意， 不同載荷形式下的 Sf和 SN曲線是不同的 。 2)無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí) SN曲線的估計(jì) (供初步設(shè)計(jì)參考 ) Lg S 3 4 5 6 7 Lg N 1 2 0 S u S f 10 S t R=1 R=1/3 R=0 Sm R?， Sm?； 且有： Sm=(1+R)Sa/(1R) R的影響 ?Sm的影響 Sm0, 對(duì)疲勞有不利的影響； Sm0, 壓縮平均應(yīng)力存在 ， 對(duì)疲勞是有利的 。 Haigh圖 : (無量綱形式 ) N=107, 當(dāng) Sm=0時(shí) ， Sa=S1； 當(dāng) Sa=0時(shí) ， Sm=Su。 若已知材料的極限強(qiáng)度為 Su=
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