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2025-06-21 02:00本頁面
【正文】 件承受不對稱循環(huán)載荷，設(shè)計時如何選材？理論上可以模擬試驗測定，實際上很難實現(xiàn)。 B、 C點： σ1 A點： σb H點： σ0 AHB曲線為 σmax，AEC曲線為 σmin。 2022/6/1 23 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 求不對稱循環(huán)疲勞強度 —— 疲勞圖 A點表示靜拉伸； B點表示對稱載荷 AHB線上一點與原點 O的連線與橫坐標(biāo)夾角 α存在以下關(guān)系： ? 根據(jù)已知 r，求得 α，用作圖法求出在 AHB上的點，即 σmax 。 Gerber建議將 AHB改為拋物線，即： 2022/6/1 25 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 對于塑性材料： ? B點： σ1 ? A點： σs ? H點： σ0 ? 只要知道 σ σs，再測定一個 σ0，就可以繪制出塑性材料的疲勞圖。 σ1 A B C H P Q R 0 σ0 σm σmax σmin E 2022/6/1 26 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 ?彎曲、扭轉(zhuǎn)和抗壓疲勞強度存在以下經(jīng)驗關(guān)系 對稱拉壓疲勞強度 σ1p 對稱扭轉(zhuǎn)疲勞強度 τ1 對稱彎曲疲勞強度 σ1 ?同種材料的疲勞強度： 這些經(jīng)驗公式有一定誤差，約 10~30%。 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 27 疲勞強度與靜強度之間的關(guān)系 ?材料的抗拉強度越大，其疲勞強度也越大 ?中低強度鋼，疲勞強度與抗拉強度呈線形關(guān)系 ?對于高強度材料，塑性和斷裂韌性降低，裂紋易于形成和擴展，線性關(guān)系被改變。 有的機件不需要無限壽命，如按疲勞強度來設(shè)計就不合理了。 過載持久值表征了抗過載能力，由疲勞曲線傾斜部分確定。 2022/6/1 29 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 過載持久值及過載損傷界 過載持久值，有限疲勞壽命 ? 材料在高于疲勞強度的一定應(yīng)力下工作，發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次 ? 疲勞曲線的傾斜部分確定 ? 過載應(yīng)力， 材料耐久強度 過載損傷界 ? 短期過載對材料性能的影響，過載應(yīng)力和過載周次 ? 把每個過載應(yīng)力下運行能引起損傷的最少循環(huán)周次連接起來就得到材料的 過載損傷界 。 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 30 過載損傷界 實際機件往往受短期過載，如啟動。 把不同過載應(yīng)力下引起損傷的最小循環(huán)周次連接起來就得到材料的過載損傷界。 界線越陡，區(qū)域越窄，材料抵抗疲勞過載的能力就越強。 2022/6/1 32 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 四、疲勞缺口敏感性 靜載時 ，應(yīng)力集中使局部應(yīng)力超過材料的屈服強度產(chǎn)生塑性變形。 動載時 ，零件承受的應(yīng)力水平遠低于屈服極限，應(yīng)力集中難以發(fā)生明顯的塑性變形，但在交變應(yīng)力的作用下裂紋卻不斷擴展。 2022/6/1 33 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 疲勞缺口敏感性 ? 缺口敏感性用 疲勞缺口敏感度 qf來表示： 2022/6/1 34 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 疲勞缺口敏感度 qf Kt理論應(yīng)力集中系數(shù)，＞ 1 。 2022/6/1 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 35 疲勞缺口敏感性 當(dāng) Kf =1時， qf為零，表示材料對缺口完全不敏感。 一般 qf隨著材料強度的增加而增大： 結(jié)構(gòu)鋼： qf=~ 球鐵： qf=~ 灰鑄鐵： qf=0~ 2022/6/1 36 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 五、疲勞裂紋擴展速率及門檻值 在一定應(yīng)力比 r和應(yīng)力幅△ σ條件下，試樣經(jīng) N次循環(huán)后，測裂紋長度 a。 當(dāng)裂紋長大到臨界 ac時，裂紋失穩(wěn)擴展，試樣斷裂。 ? da/dN與裂紋尺寸 a和應(yīng)力幅△ σ 有關(guān)。 疲勞裂紋亞穩(wěn)擴展階段的速率 2022/6/1 38 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 疲勞裂紋擴展的門檻值 ? 引入 應(yīng)力強度因子幅 △ KI的概念，可將 a和△ σ的結(jié)合在一起： ? △ KI是裂紋尖端控制疲勞裂紋擴展的力學(xué)參量。 2022/6/1 40 河海大學(xué)機電工程學(xué)院 m a x m in m a x m inIK K K Y a Y a Y a? ? ?? ? ? ? ? ? ?lg(da/dN) — lg△ KI曲線。 表征材料阻止疲勞裂紋開始擴展的能力。 該區(qū) da/dN約 105~102mm/周次。 C、 n為材料常數(shù)。 已知△ Kth、 a
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