[工學(xué)]材力ii第六章動(dòng)荷-資料下載頁(yè)
2025-01-19 11:36本頁(yè)面
【正文】 表示。 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 彎曲（ s?1） b = 170 － 220 MPa 拉壓（ s?1） t = 120 － 160 MPa 1?=r0Nrs低碳鋼： sb=400－ 500 MPa (3) 條件疲勞極限 N0=5 10 6 ~10 7 s 0NrsN O 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 47 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 (4) 構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度校核 材料的疲勞極限是由標(biāo)準(zhǔn)試樣測(cè)定的。構(gòu)件的外形 ,尺寸 ,表面質(zhì)量均可能與標(biāo)準(zhǔn)試樣不同。一般采用有效應(yīng)力集中系數(shù) Ks,尺寸系數(shù) es和表面加工系數(shù) b（均由圖表可查）。對(duì)材料的疲勞極限進(jìn)行修正得到構(gòu)件的疲勞極限。 即 σrr Kbess σ)( =構(gòu)件再把構(gòu)件的疲勞極限除以安全因數(shù)得到疲勞許用應(yīng)力。交變應(yīng)力的強(qiáng)度條件為 最大工作應(yīng)力 ≤ 疲勞許用應(yīng)力 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 48 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 167。 6－ 5 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接的疲勞計(jì)算 由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊縫附近存在殘余應(yīng)力，交變應(yīng)力中的最大工作應(yīng)力（名義應(yīng)力）和殘余應(yīng)力疊加后，得到的實(shí)際應(yīng)力往往達(dá)到材料的屈服極限 ss，不能再按交變應(yīng)力中的最大工作應(yīng)力建立疲勞強(qiáng)度條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，焊接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接的疲勞壽命由應(yīng)力幅控制。 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 49 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 Ⅰ . 常幅疲勞（應(yīng)力幅為常量） 在常溫 ,無(wú)腐蝕環(huán)境下常幅疲勞破壞試驗(yàn)表明：發(fā)生疲勞破壞時(shí)的應(yīng)力幅 ?s 與循環(huán)次數(shù) N（疲勞壽命）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中的關(guān)系是斜率為 ?1/b，在 lg?s軸上的截距為 lg(a/b)的直線，如圖所示。 其表達(dá)式為 )lg(l g1lg Na ?=? bs（ 6－ 5a） 或?qū)懗? βNa /1)(=?s（ 6－ 5b） 式中， b, a 為有關(guān)的參數(shù)。 lg Δ s lg Δ s1 lg Δ s2 lg N1 lg N2 lg N 1 b 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 50 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 引入安全因數(shù)后，得許用應(yīng)力幅為 βNC 1/)(][ =? s （ 6－ 6） ][ ss ???式中， C, b 是與材料、構(gòu)件和連接的種類及受力情況有關(guān)的參數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，將不同的受力情況的構(gòu)件與連接分為8類（書表 6－ 2）。表 6－ 1中給出了 Q235鋼 8個(gè)類別的 C， b 值。疲勞強(qiáng)度條件為 （ 6－ 7） 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 51 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 例 6－ 9 一焊接箱形鋼梁，在跨中截面受到 Fmin=10 kN和Fmax =100 kN 的常幅交變荷載作用，跨中截面對(duì)其水平形心軸 z的慣性矩 Iz= 106 m4。該梁由手工焊接而成，屬 4類構(gòu)件，若欲使構(gòu)件在服役期限內(nèi)，能承受 2 106次交變荷載作用。試校核其疲勞強(qiáng)度。 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 52 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 M P )4/( m i nm i n ==zaIylFsM P )4/( m a xm a x ==zaIylFs2. 確定 [?s ]，并校核疲勞強(qiáng)度 M P )102 ()(][ 3/16121/ =??==? βNCs][ ss ?? 顯然 M P i nm a x =?=?=? sss從表中查得 C = 1012， b =3， 解 ： 1. 計(jì)算跨中截面危險(xiǎn)點(diǎn)（ a點(diǎn)）的應(yīng)力幅 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 53 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 Ⅱ . 變幅疲勞（應(yīng)力幅不是常量，如圖） 若以最大應(yīng)力幅按常幅疲勞計(jì)算，過(guò)于保守。當(dāng)應(yīng)力譜已知時(shí)，可用線性累積損傷法則，將變幅疲勞折算成常幅疲勞。 每個(gè)應(yīng)力幅水平都形成疲勞損傷，同一應(yīng)力幅水平，每次循環(huán)的損傷相同（線性損傷），將所有損傷累積，當(dāng)其到達(dá)臨界值時(shí)發(fā)生疲勞破壞。 (1) 線性累積損傷法則 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 54 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 ?s ?s1 ?sk ?si Nk Ni N1 N 將 ?s 劃分為 ?s1 …?si …?sk 。根據(jù)應(yīng)力譜統(tǒng)計(jì)在服役期內(nèi)每個(gè)應(yīng)力幅水平的實(shí)際循環(huán)次數(shù)，記為 n1… ni …nk。并測(cè)定每個(gè)應(yīng)力幅水平的疲勞壽命，記為 N1 … Ni … Nk。 每一應(yīng)力循環(huán)的損傷為， 1/ N1…1/ Ni…1/ Nk， 服役期內(nèi)總的損傷為 ?=????iikkiiNnNnNnNn ??11 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 55 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 疲勞破壞條件為 1=?iiNn （ 1） 若變幅疲勞與常幅疲勞在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中有相同的曲線。則變幅疲勞中任一級(jí)應(yīng)力幅水平均有 βii βiiaNNa)()(1/ss ?==? 或（ 2） 設(shè)想有常幅 ?se作用 Sni次，使構(gòu)件產(chǎn)生疲勞破壞，有 βina 1/e )( ?=? s（ 3） 式中， ?se為等效應(yīng)力幅。 (2) 將變幅疲勞折算成等效的常幅疲勞 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 56 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 1)( =?= ?? anNnβiiii sβiina )( s?= ?（ 4） βiiinn 1/e ))((?? ?=? bss （ 6－ 9） 式中，分子中的 ni 為應(yīng)力水平為 ?si 時(shí)的實(shí)際循環(huán)次數(shù)，分母中的 Sni為預(yù)期使用壽命。疲勞強(qiáng)度條件為 ][e ss ??? （ 6－ 8） 得 將 （ 4） 式代入 （ 3） 式，得 把（ 2）式代入（ 1）式， 第六章完
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