文档介绍：对称循环:在交变应力作用下,若应力循环中最大应力和最小应力大小相等、符号相反,循环特征r=-1
疲劳:金属构件经过一段时间交变应力的作用后发生的断裂现象
材料的持久极限:当应力降到某一极限值时,试件经历无数次循环而不会发生疲劳,交变应力的这一极限值成为材料的持久极限或疲劳极限
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实际构件的外形、尺寸和表面质量等方面与光滑小试件均不可能完全相同,其构件的持久极限自然也不相同。
而影响构件持久极限的几种主要因素是:构件外形的影响、构件尺寸的影响、构件表面质量的影响
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构件外形的突然变化,如构件上有槽、孔、缺口、轴肩等,在应力集中的局部区域更易形成疲劳裂纹而降低构件的持久极限。
构件外形对持久极限的影响可用有效应力集中因数Kσ表示,
对称循环时它是材料的持久极限与同尺寸有应力集中构件的持久极限( )k之比,即 Kσ值大于1
构件外形的突然变化,如构件上有槽、孔、缺口、轴肩等,在应力集中的局部区域更易形成疲劳裂纹而降低构件的持久极限。
构件外形对持久极限的影响可用有效应力集中因数Kσ表示,
对称循环时它是材料的持久极限与同尺寸有应力集中构件的持久极限( )k之比,即 Kσ值大于1比,即
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材料的持久极限是由直径为6~10mm的小试件测定的,随着构件横截面尺寸的增大,持久极限会相应地降低。这是由于当构件的横向尺寸大于小试件的以后,构件内高应力区范围扩大(图14-7),因而存在缺陷,形成疲劳裂纹的机会要多一些。
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研究表明,尺寸越大,持久极限越低。理由如下:如图14-7所示受扭转大、小二圆截面试件,如二者的最大剪应力相同,则大试件横截面上的高应力区比小试件的大。即大试件中处于高应力状态的晶粒比小试件的多,故引发疲劳裂纹的机会也多。
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这种构件尺寸的影响可用尺寸因数表示 对称循环时它是实际构件的持久极限与材料的持久极限之比,即值小于1
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一般情况下,构件的最大应力发生在表层,疲劳裂纹也多在表层生成。因此,构件的表面质量将会对持久极限有明显的影响。表面加工的刀痕、擦伤等将引起应力集中,降低持久极限;相反,若构件表面质量优于光滑小试件或构件表面经过某些强化处理,持久极限则会提高。
表面质量对持久极限的影响可用表面质量因数β表示,
对称循环时,它是不同表面质量构件的持久极限与材料的持久极限的比值,即
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除上述三种主要因素外,构件的持久极限还会受到如工作环境等因素的影响
如构件工作环境的影响如强度、介质等也会影响持久极限
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四、对称循环下构件的持久极限
综合以上三种因素,在对称循环下,就可由光
滑小试样的持久极限得到构件的持久极限:
对剪应力的对称循环,有:
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在构件的持久极限确定后,就可对构件建立强度条件。在交变应力下对构件建立强度条件的方法,工程上通常采用安全因数法,即要求构件在应力循环下的最大应力作用时的工作安全因数,不得小于构件的许用安全因数n.
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