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二、疲勞及疲勞壽命
1、靜應(yīng)力:靜應(yīng)力就是應(yīng)力的大小和方向不隨時(shí)間而改變。
2、交變應(yīng)力:它是指應(yīng)力的大小和方向隨時(shí)間呈周期性的變化的應(yīng)力。
3、疲勞壽命:材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)數(shù)稱為疲勞壽命。
三、疲勞壽命曲線
1、疲勞壽命曲線:就是 S-N曲線
(1)種類:應(yīng)力—壽命曲線(σ—N曲線),應(yīng)變—壽命曲線(δ—N曲線)。
(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式:
(8-7)
式中:m、C——材料常數(shù)。
2、小結(jié):
(1)水平起始點(diǎn)M對應(yīng)的應(yīng)力值 叫做疲勞極限。
①疲勞極限:是可以承受無限次應(yīng)力循環(huán)而不會(huì)發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。
②疲勞極限比材料靜強(qiáng)度極限要低得多。
(2)疲勞極限的數(shù)值不僅和材料有關(guān),還和循環(huán)特征有關(guān),對稱循環(huán)條件下,最容易發(fā)生疲勞破壞,相應(yīng)的疲勞極限值最低,脈動(dòng)循環(huán)好一點(diǎn),所以,對一種材料的疲勞極限通常用 表示,r這個(gè)下標(biāo)代表循環(huán)特征,具體來說,對稱循環(huán)時(shí),材料的疲勞極限用 表示,而脈動(dòng)循環(huán)時(shí),材料的疲勞極限用 表示。
(3)對應(yīng) M 點(diǎn)的橫坐標(biāo)叫做循環(huán)基數(shù),用符號N0來表示,N0一般是107,也就是1000萬,但是對于具體的材料、具體的循環(huán)特征,N0有所不同。
①N0將S—N曲線分成兩部分。在N0點(diǎn)右邊的部分,是無限壽命區(qū),如果承受的應(yīng)力小于疲勞極限,試件就可以承受無限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞;
②M點(diǎn)左邊的區(qū)域?yàn)橛邢迚勖鼌^(qū),又稱為條件疲勞極限,即當(dāng)材料所承受的最大應(yīng)力大于它的疲勞極限時(shí),只能承受有限次應(yīng)力循環(huán),而不能是無限次。
③N 低于104~105時(shí)對應(yīng)的有限壽命區(qū)稱為低周疲勞區(qū)。
④在有限壽命區(qū),應(yīng)力和循環(huán)次數(shù)的關(guān)系用方程 來表示。
[例4]某標(biāo)準(zhǔn)試件,已知 =300兆帕,N 0=107,m=9。試計(jì)算在對稱循環(huán)交變應(yīng)力 =500兆帕和 =260兆帕作用下的疲勞壽命。
(1)在對稱循環(huán)交變應(yīng)力 作用下的疲勞壽命。
答:略
(2)答:
低于疲勞極限,在無限壽命區(qū),零件的壽命是無限的。
四、循環(huán)應(yīng)力的特性
循環(huán)應(yīng)力的特性用最小應(yīng)力 與最大應(yīng)力 的比值 表示, 稱為循環(huán)特性。
r=- 1,稱之為對稱循環(huán)
r=0,稱之為脈動(dòng)循環(huán)
r=1,稱之為靜應(yīng)力
1、對稱循環(huán)的特點(diǎn):
(1)循環(huán)特征r等于-1;
(2)最大應(yīng)力和最小應(yīng)力大小相等,符號相反;
(3)平均應(yīng)力等于0;
2、脈動(dòng)循環(huán)的特點(diǎn):
(1)循環(huán)特征r等于0;
(2)應(yīng)力幅等于平均應(yīng)力,都等于二分之一最大應(yīng)力;
(3)最小應(yīng)力等于0。
3、靜應(yīng)力特點(diǎn):
(1)最大應(yīng)力等于最小應(yīng)力,等于平均應(yīng)力;
(2)應(yīng)力幅等于0;
(3)循環(huán)特征r等于+1。
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