文档介绍：第十二章交变应力

$
应力比
(循环特征)
R= —1对称循环,
R=1脉动循环,
R=0静载荷
构件在交变应力下产生裂纹或断裂叫疲劳破坏
(1)构件经过长期的交变应力作用,虽然应力远低于其静载下的
极限应力,也可能发生断裂。

,破坏。
随时间周期变化应力

(4)构件断口呈现出两个区域:粗糙区和光滑区。
(2)交变应力多次重复,N循环次数。
(3)构件的断裂是突然的,无任何明显的预兆。
$—疲劳极限

曲线
N
r 为某一指定值
o
N0
在应力比一定的情况下,对一组
(8~12根), d =6~10mm的试件,
分别在不同的
直到破坏,记录下每根试件破坏前
经受的循环次数N。作出
此曲线为在应力比
下的
曲线。
曲线。
(1)
下施加交变应力,
对于钢材,
曲线有一水平渐进线
。
为此材料在指定应力比
下的疲劳极限。
对应值
为循环基数。
N
r 为某一指定值
o
N0
对于电磁材料(芯片),
,几千次,几万次/秒
——对称循环疲劳极限

(1)构件外形的影响
对于零件上截面有变化处,如:螺纹、键槽、轴肩等,在此处会出现应力集中,因此,会显著降低疲劳强度极限。一般用K表示其降低程度,即
(2)疲劳极限
,
式中
、
分别为弯曲、扭转时光滑试件对称循环的疲劳强度极限;
分别为同尺寸而有应力集中因素试件的对称循环的疲劳极限。
(2)构件尺寸的影响
构件尺寸越大,材料包含的缺陷相应增多,指使疲劳极限降低,
其降低程度用尺寸系数表示
,
式中
、
分别为光滑小试件在弯曲、扭转时的疲劳极限;
、
分别为光滑大试件在弯曲、扭转时的疲劳极限。
(3)构件表面质量的影响
加工表面的影响用表面加工系数
表示。
是指试件表面在不同加工情况下的疲劳极限与磨光时
的疲劳极限之比。
,扭转构件在对称循环下的疲劳极限为
。
因此,弯曲构件在对称循环下的疲劳极限是

强度条件
,令
$
许用应力
例阶梯轴。材料为合金钢
,
,
,
。轴在不变弯矩
作用下旋转。轴表面为切削加工。若规定
,试校核轴的强度。
解:(1)最大工作应力
(2)确定应力集中系数
根据
,
,查表得
,
。
应力集中系数为
查表确定
,
(3)求工作安全系数
满足强度要求。

强度条件为
(1)承受交变应力的工作安全系数
(2)对于受扭转的构件,工作安全系数为
(3)承受扭弯组合交变应力,工作安全系数为
例上例中的阶梯轴在不对称弯矩
和
的交替作用下,并规定
。试校核轴的疲劳强度。