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第十一章交变应力§11–1概述 §11–2交变应力的几个名词术语 §11–3材料持久限及其测定§11–1交变应力与疲劳失效tωt生活中的交变应力?二、疲劳破坏(疲劳失效)二、疲劳破坏(疲劳失效)三疲劳失效案例案例2、弹簧的疲劳失效案例3、飞机的疲劳失效案例4、推土机前联轴节疲劳失效断口四、疲劳失效的解释构件长期在交变应力的作用下,在最不利或较弱的晶体,沿最大切应力作用面形成滑移带,滑移带开裂形成微观裂纹;分散的微观裂纹经过集结沟通,形成宏观裂纹,此即裂纹萌生的过程。已形成的宏观裂纹在交变应力的作用下逐渐扩展,扩展是缓慢的并且是不连续的。因应力水平的高低时而持续,时而停滞,裂纹两侧时压、时离,似相互研磨,形成光滑区。五、研究疲劳失效的意义1952-1956年,英国的3架“彗星式”喷气客机空中爆炸;2002年5月25日,华航CI611班机在澎湖马公外海上空失事,机上225人全部遇难。飞机后部的金属疲劳造成机体在空中解体,这是导致此次空难的最大因素。 失事飞机为波音747-200型机,机龄超过22年。过山车事故1998年6月3日,德国一列高速列车在行驶中突然出轨,造成100多人遇难身亡的严重后果。造成事故的原因:一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。据150多年来的统计,金属部件中有80%以上的损坏是由于疲劳而引起的。 五疲劳失效在生活中的应用t循环特征:2、几种典型的交变应力(1)对称循环:(2)非对称循环:(3)脉动循环:(4)静应力:如拉压杆例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a、m和r。材料在交变应力作用下产生疲劳失效时所经历的应 力循环次数,记作N;交变应力值是工程材料最常见、最基本的材料性能指标之一。 测定该值的方法如下:步骤:根据试验结果作疲劳强度-寿命曲线-N图。N(次数)交变应力1、构件外形引起的影响影响应力集中系数的因素2、构件尺寸的影响3、构件表面质量的影响构件的表面质量越高,持久极限越高一、对称循环的疲劳容许应力:对称循环的疲劳强度条件的安全系数法旋转碳钢轴上,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强度校核建立以平均应力为横轴,应力幅为纵轴的坐标系σm工程中,常用折线ACB代替原来的持久极限曲线。§11–7非对称循环下的疲劳强度计算除了满足疲劳强度条件,构件危险点的应力还应低于屈服应力,即:减荷槽二、提高表面质量1、构件在临近疲劳断裂时,其内部:。3、写出下列交变应力的循环特性、应力幅、平均应力。4、高速运转的钢轴在何处打钢印为宜?5、在双边带切口的钢板的切口附近钻上一些大小不等的小孔,与原来不带钻孔的切口钢板相比,其疲劳强度。 A:一定提高; B:一定不变; C:一定降低; D:可能提高,可能降低;6、从应力集中的角度看,提高表面光洁度对于提高材料制成的零件的强度效果明显?7、在相同的交变载荷的作用下,构件的横向尺寸增大,其: A:工作应力减小,持久极限提高; B:工作应力增大,持久极限降低; C:工作应力增大,持久极限提高; D:工作应力减小,持久极限降低;8、在以下的措施中,会降低构件的持久极限。 A:增加构件表面光洁度; B:增强构件的表层强度; C:加大构件的横向尺寸; D:减缓构件的应力集中;9、在以下关于理论应力集中系数α与有效应力集中系数Kσ的说法中,是正确的。 A:理论应力集中系数与材质有关,有效应力集中系数与材质无关 B:理论应力集中系数α与材质无关,有效应力集中系数Kσ与材质有关; C:理论应力集中系数α与材质有关,有效应力集中系数Kσ与材质有关; D:理论应力集中系数α与材质无关,有效应力集中系数Kσ与材质无关;10、简述影响构件持久极限的主要因素12、最大弯曲正应力相等的三根材料相同的梁,承受交变应力。 (A)是对称循环; (B)是脉动循环; (C)是∣σmin∣<∣σmax∣的不对称循环。 则以种循环的梁的疲劳强度最低。13、在非对称应力循环中,材料的持久极限为σr=σa+σm,若构件的应力集中、表面质量和尺寸的综合影响系数为α,则构件的持久极限为σro=。 A:σa+σm; B:α(σa+σm); C:ασa+σm; D:σa+ασm;14、圆轴受力如图,它当以等角速度ω旋转时,其横截面上危险点的应力为。 A:脉动循环 B:对称循环 C:不变的弯曲应力 D:非对称循环15、已知交变应力的循环特性为r=-1/2,最小应力σmin=-40MP,求最大应力σmax,平均压力σm,并绘制σ-t曲线。16、图示中的四种交变应力,哪一种同时满足r>0、σa+σm<0?17、受力P作用的圆轴,在α=30度角的范围内