[工學(xué)]材料力學(xué)(參考版)
2025-01-22 11:26本頁(yè)面
【正文】 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 。對(duì)材料的疲勞極限進(jìn)行修正得到構(gòu)件的疲勞極限。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。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 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 46 鋁合金等有色金屬，其 s － N曲線(xiàn)如圖所示，它沒(méi)有明顯的水平部分，規(guī)定疲勞壽命 N0＝5 106－ 107 時(shí)的最大應(yīng)力值為條件疲勞極限，用 表示。該應(yīng)力即為 s1 。 40cr 鋼的 smax－ N曲線(xiàn)如圖所示。記錄每根試樣發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力 smax和循環(huán)次數(shù) N。 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 45 第六章 動(dòng)荷載 sr與材料變形形式，循環(huán)特征有關(guān)，用疲勞試驗(yàn)測(cè)定。經(jīng)過(guò)無(wú)限次循環(huán)不 發(fā)生疲勞破壞時(shí)的最大應(yīng)力稱(chēng)為材料的 疲勞極限 。交變應(yīng)力 Ⅲ . 材料的疲勞極限 試驗(yàn)表明：在同一循環(huán)特征下，交變應(yīng)力中的 smax越大 ,發(fā)生疲勞破壞所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù) N 越小，即疲勞壽命越短。裂紋兩側(cè)的材料時(shí)而張開(kāi) ,時(shí)而壓緊，形成光滑區(qū)。交變應(yīng)力 (1) 疲勞裂紋的形成 (2) 疲勞裂紋的擴(kuò)展 疲勞破壞的過(guò)程 : (3) 脆性斷裂 構(gòu)件中的最大工作應(yīng)力達(dá)到一定 值時(shí)，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后，在高 應(yīng)力區(qū)形成微觀裂紋 —— 裂紋源 。 (3) 斷口分為光滑區(qū)和粗糙區(qū)。 (1) 交變應(yīng)力中的最大應(yīng)力達(dá)到一定值，但最大應(yīng)力小于靜荷載下材料的強(qiáng)度極限甚至屈服極限，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后突然斷裂 。交變應(yīng)力 smax =smin (b) s t O r =0 脈動(dòng)循環(huán)（ smin= 0） （圖 a） 特例： r =1 靜應(yīng)力 （ smax ? smin） （圖 b） (a) 對(duì)稱(chēng)循環(huán)： r = ?1 （例 1）（ smax ??smin） 非對(duì)稱(chēng)循環(huán)： 1??r 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 42 第六章 動(dòng)荷載 (1) 為了表示交變應(yīng)力中應(yīng)力變化的情況，引入幾個(gè)基本參量。 ks 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 40 第六章 動(dòng)荷載 C 截面上 k點(diǎn)的正 應(yīng)力為 ltFPM C )s i n(41 0 w??zzzCk WtlFWPlWM 4/s i n4/ 0 ws ???zk WtlF 4/s i n0stwss ??即 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 39 第六章 動(dòng)荷載 ωtFPF s i n0??最小位移（ wt=p/2） 最大位移（ wt=3p/2） 靜位移（ wt = 0） z y k （ a） 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 38 最小位移（ wt=p/2） 最大位移（ wt=3p/2） 靜位移（ wt = 0） z y k （ a） 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 例 2 圖 a中， P 為電動(dòng)機(jī)的重量，電動(dòng)機(jī)以等角速度 w 旋轉(zhuǎn)， F0 為因電動(dòng)機(jī)的偏心而產(chǎn)生的慣性力。應(yīng)力重復(fù)變化的次數(shù) ，稱(chēng)為應(yīng)力 循環(huán)次數(shù) 。交變應(yīng)力 ttIF a dIMyzzkwswss i ns i n2/m a x??? 曲線(xiàn)稱(chēng)為 應(yīng)力譜 。交變應(yīng)力 力 F和彎矩不隨時(shí)間變化，但因軸以速度 w旋轉(zhuǎn)，使其橫截面上任一點(diǎn) k到 z軸的距離 為 t 的函數(shù) ， k點(diǎn)的正應(yīng)力為 ωtdy s in2?ttIF a dIMyzzkwswss i ns i n2/m a x???可見(jiàn) 隨時(shí)間 t是按正弦規(guī)律變化的（圖 c）。 (a) 1 2 3 4 z y d k td wsin2F F w d a a F F Fa M x O (b) 例 1 火車(chē)輪軸的受力圖和彎矩分別如圖 a,b所示。 6－ 4 交變應(yīng)力下材料的疲勞破壞 kPEAPlΔ ??stεdpk VEE ??可以求出動(dòng)荷載因數(shù) 材 料 力 學(xué) Ⅱ 電 子 教 案 34 第六章 動(dòng)荷載 交變應(yīng)力 其中， 為沖擊過(guò)程中重物下降的距離。 EAPlΔ ?ststε1 21 P ΔV ?gPvE22k ?)( stdp ΔΔPE ??重物減少的勢(shì)能為
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