材料力学 第十一章 交变应力.ppt

MechanicsofMaterials第十一章交变应力（Alternatingstress）§11–5对称循环下构件的疲劳强度计算
(Calculationofthefatiguestrengthofthememberundersymmetriccycles)§11–1交变应力与疲劳失效(Alternatingstressandfatiguefailure)二、产生的原因(Reasons)静平衡位置例题2火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变.
即弯矩基本不变.三、疲劳破坏(fatiguefailure)材料发生破坏前,应力随时间变化经过多次重复,其循环次数与应力的大小有关.应力愈大,循环次数愈少.（1）裂纹萌生在构件外形突变或材料内部缺陷等部位,都可能产生应力集中引起微观裂纹.分散的微观裂纹经过集结沟通,将形成宏观裂纹.交变应力的疲劳破坏与静应力下的破坏有很大差异,故表征材料抵抗交变应力破坏能力的强度指标也不同.一个应力循环3、应力幅(Stressamplitude)
最大应力和最小应力的
差值的的二分之一,称为交
变应力的应力幅(Stress
amplitude).用σa表示二、交变应力的分类
（theclassificationofalternatingstress）（1）若非对称循环交变应力中的最小应力等于零（min）（2）r>0为同号应力循环;r<0为异号应力循环.例题3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a、m和r.§11–3持久极限(EnduranceLimit)当最大应力降低至某一值后,－N曲线趋一水平,表示材料可经历无限次应力循环而不发生破坏,相应的最大应力值max称为材料的疲劳极限或耐劳极限.用r表示.P§11-4影响构件持久极限的因素(Theeffectivefactorsofendurancelimit)0.020.020.02二、构件尺寸的影响(theeffectofmembersides)三、构件表面状态的影响(theeffectofmembersurfacestate)综合考虑上述三种影响因素，构件在对称循环下的持久极限§11–5对称循环下构件的疲劳强度计算(Calculationofthefatiguestrengthofthememberundersymmetriccycles)例题4阶梯轴如图,材料为铬镍合金钢,b=920MPa,–1=420MPa,–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.(2)扭转时的有效应力集中系数和尺寸系数例题5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,b=600MPa，–1=250MPa，规定n=1.9,试校核轴的强度.（3）强度校核§11–6持久极限曲线(Enduringlimitcurve)σaσaA§11–7不对称循环下构件的疲劳强度计算
(Calculationofthefatiguestrengthofthememberunderunsymmetriccycles)构件的工作安全因数应为强度条件为例题6如图所示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,σb＝950MPa,σ-1＝430MPa,ψσ＝0.2.圆杆表面经磨削加工.若规定安全因数n＝2,ns＝1.5,试校核此杆的强度.（2）确定系数Kσ,εσ,β.(3)疲劳强度校核§11–8弯扭组合交变应力的强度计算
(Calculationofthestrengthofcomposit
deformations)例题3阶梯轴的尺寸如图所示.材料为合金钢,σb=900MPa,
σ-1=410MPa,τ-1=240MPa.作用于轴上的弯矩变化于-1000N·m
到+1000N·m之间,扭矩变化于0到1500N·m之间.若规定安全因数
n=2,试校核轴的疲劳强度.其次计算交变扭转切应力及其循环特征(2)确定各种系数(3)计算弯曲工作安全因数nσ和扭转工作安全因数nτ