目录目录目录目录18.1 交变应力与应力循环特性18.2 疲劳破坏的概念18.3 疲劳极限及其测定18.4 影响构件疲劳极限的主要因素18.5 对称循环下的疲劳强度计算18.1 交变应力与应力循环特性18.2 疲劳破坏的概念18.3 疲劳极限及其测定18.4 影响构件疲劳极限的主要因素18.5 对称循环下的疲劳强度计算§§18. .1 交变应力与循环特性交变应力与循环特性§§18. .1 交变应力与循环特性交变应力与循环特性一、交变应力一、交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这种应力称为交变应力交变应力折铁丝折铁丝PPPP二、循环特征：二、循环特征：⎪⎪ ⎩⎪⎪ ⎨⎧<<= )( ; )( ; minmax minmaxmaxmin maxminσσσσσσσσr四、应力幅：四、应力幅：2minmaxσσσ−=a三、平均应力：三、平均应力：2minmaxσσσ+=mσmσminσmaxσaTtσoσmt五、几种特殊的交变应力：五、几种特殊的交变应力： 1.对称循环1.对称循环：1maxmin−==σσrmaxσσ=a0=mσ σminσmaxσaTσotσ2.脉动循环：2.脉动循环：0maxmin==σσr2maxσσσ==ma3.静循环：.静循环：1maxmin==σσr0=aσmaxσσ=m六、稳定交变应力：循环特征及周期不变。
六、稳定交变应力：循环特征及周期不变σminσmaxσatσσmσmσminσmaxminσ=ooMPa5610115. 05830042max max=××==πσAPMPa2 .5370115. 05580042min min=××==πσAPMPa122537561 2minmax=−=−=σσσaMPa5492537561 2minmax=+=+=σσσm957. 0561537maxmin===σσr[例1] [例1] 发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax =58.3kN，最小拉力Pmin =55.8kN ，螺纹内径为 d=11.5mm，试求σa 、σm 和 r解解：一、疲劳破坏一、疲劳破坏1.亚结构和显微结构发生变化，从而永久损伤形核2.产生微观裂纹3.微观裂纹长大并合并，形成“主导”裂纹4.宏观主导裂纹稳定扩展5.结构失稳或完全断裂材料在交变应力下的破坏，习惯上称为疲劳破坏§§18. .2 疲劳破坏的概念疲劳破坏的概念§§18. .2 疲劳破坏的概念疲劳破坏的概念二、疲劳破坏的特点二、疲劳破坏的特点2.断裂发生要经过一定的循环次数3.破坏均呈脆断4.“断口”分区明显。
光滑区和粗糙区）jxσσ<<工作. 1§§18. .3 疲劳限限及其测定疲劳限限及其测定§§18. .3 疲劳限限及其测定疲劳限限及其测定一、材料持久极限(疲劳极限)一、材料持久极限(疲劳极限)循环应力中的最大只要不超过某个“最大限度”,构件就可以经历无数次循环而不发生疲劳破坏，这个限度值称为“疲劳极限”，用σr 表示 二、二、σ σ—N 曲线（应力曲线（应力—寿命曲线）寿命曲线）N0 —循环基数σr —材料持久极限σA —名义持久极限σN(循环次数)NAσAσrN0o§§18. .4 影响构件疲劳极限的主要因素影响构件疲劳极限的主要因素§§18. .4 影响构件疲劳极限的主要因素影响构件疲劳极限的主要因素构件持久极限构件持久极限—σ σr 0σr0 与σr 的关系：1、 Kσ—有效应力集中系数：有效应力集中系数：krdrK)()( σσσ==件的持久极限同尺寸有应力集中的试的持久极限无应力集中的光滑试件2、εσ—尺寸系数：尺寸系数：rr σσεε σ)(==光滑小试件的持久极限极限大尺寸光滑试件的持久rrKσβεσσσ=03、β—表面质量系数：表面质量系数：drr )()(σσββ==光滑试件持久极限构件持久极限如果循环应力为剪应力，将上述公式中的正应力换为剪应力即可。
对称循环下 ，r= -1 上述各系数均可查表而得rrKτβετττ=0[例[例2] ] 阶梯轴如图，材料为铬镍合金钢，σb =920MPa，σ–1 = 420MPa ，τ–1 = 250MPa ，分别求出弯曲和扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数解解：1.弯曲时的有效应力集中系数和尺寸系数1.弯曲时的有效应力集中系数和尺寸系数25. 14050==dD125. 0405==dr55. 1, MPa1000:==σσKb时当由图表查有效应力集中系数55. 1, MPa900:==σσKb时当55. 1, MPa920:==σσKb时当77. 0=σε由表查尺寸系数φ50φ40r=528. 1 , MPa1000:==τσKb时当25. 1 MPa900:==τσKb时，当，时当 MPa920:=bσ26. 1)900920(90010025. 128. 125. 1=−−−+=τK81. 0=τε2.扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数.扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数由图表查有效应力集中系数应用直线插值法由表查尺寸系数§§18. .5 对称循环下的疲劳强度计算对称循环下的疲劳强度计算§§18. .5 对称循环下的疲劳强度计算对称循环下的疲劳强度计算一、对称循环的疲劳许用应力:一、对称循环的疲劳许用应力:[]10 1 11 −− −==σβεσσσσKnn二、对称循环的疲劳强度条件:二、对称循环的疲劳强度条件:[]1max−≤ττ[]10 1 11 −− −==τβεττττKnn[]1max−≤σσ[例[例3 ] ] 旋转碳钢轴上，作用一不变的力偶M=0.8kN·m，轴表面经过精车，σb =600MPa，σ–1 = 250MPa，规定 n=1.9，试校核轴的强度。
解解：： ①①. .确定危险点应力及循环特征minmaxσσ−==WMMPa2 .6505. 0328003=×=π1maxmin−==σσr为对称循环φ70φ50r=7.5MM③③ . .强度校核 []1max−≤σσ②②. .查图表求各影响系数，计算构件持久限MPa600 ; 15. 0 ; 4 . 1 ===bdr dDσ求Kσ：求εσ：查图得查图得4 . 1≈σK79. 0≈σε求β：表面精车，β=0.94[]MPa8 .692504 . 19 . 1 94. 079. 0110 1 1=×××===−− −σβεσσσσ Knn安全。