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1、第十五章 交变应力151 交变应力与疲劳失效152 交变应力的循环特征、应力幅和平均应力153 持久极限154 影响持久极限的因素155 对称循环下构件的疲劳强度计算156 持久极限曲线157 不对称循环下构件的疲劳强度计算158 提高构件疲劳强度的措施115.1交变应力与疲劳失效一、交变应力随时间作周期性变化的应力2二、疲劳失效失效时应力很小。远小于b，甚至小于s塑性材料呈现脆性断裂。特征3微观裂纹的形成裂纹的扩展断裂断口有两个明显区域：光滑区和粗糙区原因:应力集中危险性:没有预兆，突然断裂。4515.2交变应力的循环特征、应力幅和平均应力一、定义交变应力的循环特征平均应力应力幅交变应力可以
2、是或6二、分类：r=-1 对称循环r=0 脉动循环r=1 静应力其他:不对称循环7例： 机车车轴及其受力情况如图所示。若载荷P=40kN，试求在轴中段截面边缘上任一点的最大应力、最小应力及循环特征，并作出t曲线。分析：这是一个什么受力情况？按危险截面边界上任一点应力分析。PP8解： 作车轴的弯矩图。故任意点A的应力为任意点A的t曲线如图9例：已知应力循环a和r,证明: 证明: 10例：柴油机活塞杆的直径d=60mm,当气缸发火时,活塞杆受轴向压力520kN,吸气时,受轴向拉力120kN,求杆的平均应力和应力幅。解:1115.3 持久极限一、定义：材料的持久极限试样可以经历无限次循环而不发生疲劳
3、的最大应力称为材料的疲劳极限（持久极限）用r表示二试验方法：1试件:等圆截面、小尺寸、表面磨光的标准试件多根2设备：弯曲疲劳试验机由试验:(3)不同材料,持久极限不相同。同一材料，在不同r下持久极限不同。(1)-1最低12试件应力max，循环次数N。max称为持久极限13应力寿命曲线S-NN=107max即“条件”持久极限1415.4影响持久极限的因素1构件外形的影响 -1光滑试样 (-1)k有应力集中试样有效应力集中系数解释：构件上有槽、孔、缺口、轴肩等，将引起应力集中。在应力集中的局部区域更易形成疲劳裂纹，使构件的持久极限显著降低。 有效应力集中系数与理论应力集中系数区别：是否考虑材料的机
4、械性质（b）k115可见：r大，k 材料不同，k不同。b，k162构件尺寸的影响(-1)d光滑大试样 -1光滑小试样1 。 尺寸、解释:大试样中处于高应力状态的晶粒比小试样的多,形成疲劳裂纹的机会多。尺寸系数17尺寸系数1 。 尺寸、183构件表面质量的影响一般：冷加工1解释:表面加工的刀痕、擦伤等将引起应力集中，降低持久极限。120综合上述三种因素：构件的持久极限为：例：影响构件持久极限的主要因素由构件外形、尺寸和表面质量，其影响系数为有效应力集中系数K,尺寸系数，表面质量系数，他们的值域有四种答案，正确的为（ ）(A)K1,1,1 (B) K1,1 (C) K1,1,1,1,1 或n非对称
5、循环下：r、S-N曲线？一、试验：所有持久极限中，r=-1最小二、持久极限曲线不能做无数个试验271ma坐标系的物理含义可见：在同一射线上：r 相同当max0时，疲劳强度和静强度度要分析当r0时,只疲劳强度35例例: 圆杆上有一个沿直径的贯穿圆孔，不对称交变弯矩为Mmax=5Mmin=512N.m。材料为合金钢，b=950MPa，s=540MPa，-1=430MPa，=0.2。试校核此杆的强度。解：（1）计算圆杆工作应力。36（2）确定系数k、。查表：（3）疲劳强度校核。计算工作安全系数37规定的安全系数为n=2。nn，所以疲劳强度是足够的。（4）静强度校核。 所以静强度条件也是满足的。3815.8 提高构件疲劳强度的措施设计构件外形时，避免方形或带有尖角的孔和槽；在截面突变处采用足够大的过渡圆角，设置减荷槽或退刀槽等。1减缓应力集中：39避免使构件表面受到机械损伤或化学损伤等。可采用热处理、化学处理和机械的方法强化表层,以提高疲劳强度。2降低表面粗糙度3增加表层强度：40
