L交變應(yīng)力疲勞

第十一章交變應(yīng)力、疲勞強度§11.1交變應(yīng)力與疲勞失效應(yīng)力隨時間作周期性變化，這種應(yīng)力叫做交變應(yīng)力靜平衡位置

試驗結(jié)果表明:材料在交變應(yīng)力作用下的破壞情況與靜應(yīng)力破壞有本質(zhì)的不同。材料在交變應(yīng)力作用下破壞的主要特征是:

(1)因交變應(yīng)力產(chǎn)生破壞時，最大應(yīng)力值一般低于靜載荷作用下材料的抗拉(壓)強度極限sb，有時甚至低于屈服極限ss。(2)材料發(fā)生破壞前，應(yīng)力隨時間變化經(jīng)過多次重復(fù)，其循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力的大小有關(guān)。應(yīng)力愈大，循環(huán)次數(shù)愈少。(3)

材料的破壞為脆性斷裂，一般沒有顯著的塑性變形，即使是塑性材料也是如此。在構(gòu)件破壞的斷口上，明顯地存在著兩個區(qū)域：光滑區(qū)和顆粒粗糙區(qū)。粗糙區(qū)光滑區(qū)裂紋源

在交變應(yīng)力作用下，材料或桿件發(fā)生可見裂紋或完全以脆性斷裂形式失效的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。

因疲勞破壞是在沒有明顯征兆的情況下突然發(fā)生的，極易造成嚴重事故。據(jù)統(tǒng)計，機械零件，尤其是高速運轉(zhuǎn)的構(gòu)件的破壞，大部分屬于疲勞破壞。

交變應(yīng)力作用下構(gòu)件抵抗疲勞失效的能力成為疲勞強度疲勞失效過程：（1）疲勞裂紋源的形成；

（2）微觀疲勞裂紋擴展；

（3）宏觀裂紋擴展，直至脆性斷裂。§11.2交變應(yīng)力的平均應(yīng)力、循環(huán)特征、應(yīng)力幅循環(huán)特征平均應(yīng)力應(yīng)力幅對稱循環(huán)非對稱循環(huán)脈動循環(huán)

這一臨界值稱為材料的持久極限或疲勞極限。用表示。

在減小到某一臨界值時，試件可經(jīng)歷無窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞，

反之，降低便可使破壞前經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)增多。

實驗表明，在同一循環(huán)特征下，交變應(yīng)力的最大應(yīng)力越大，破壞前經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)越少；§11.3持久極限

在純彎曲變形下，測定對稱循環(huán)的持久極限技術(shù)上較簡單。

將材料加工成最小直徑為7～10mm，表面磨光的試件，每組試驗包括6～10根試件。電機§11.4影響構(gòu)件持久極限的因素一、構(gòu)件外形的影響若構(gòu)件上有螺紋、鍵槽、鍵肩等，其持久極限要比同樣尺寸的光滑試件有所降低。其影響程度用有效應(yīng)力集中系數(shù)表示：有效應(yīng)力集中因數(shù)圖11.8(a)圖11.8(b)圖11.8(c)圖11.8(d)圖11.8(e)二、構(gòu)件尺寸的影響

大試件的持久極限比小試件的持久極限要低尺寸對持久極限的影響程度，用尺寸系數(shù)表示

下表給出了在彎、扭的對稱應(yīng)力循環(huán)時的尺寸系數(shù)。三、構(gòu)件表面質(zhì)量的影響

實際構(gòu)件表面的加工質(zhì)量對持久極限也有影響，這是因為不同的加工精度在表面上造成的刀痕將呈現(xiàn)不同程度的應(yīng)力集中。

若構(gòu)件表面經(jīng)過淬火、氮化、滲碳等強化處理，其持久極限也就得到提高。表面質(zhì)量對持久極限的影響用