中国矿业大学力学系：《材料力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十四章 交变应力及疲劳破坏

s14-4交变应力及疲劳破坏 k y sina t 2 M=-P My Pad O CLI4FU20 2/ onat

k  §14-4 交变应力及疲劳破坏 y d = − t 2 sin M = −Pa  = =  M y I Pa d I t z 2 z sin CL14TU20

Pad O sinat 21 应力随时间作周期性变化, 这种应力叫做交变应力

t  应力随时间作周期性变化， 这种应力叫做交变应力  =  Pa d I t 2 z sin

CL14TU21

t  CL14TU21

静平衡位置 CL14TU22

 t 静平衡位置 t CL14TU22

试验结果表明:材料在交变应力作用下的 破坏情况与静应力破坏有其本质的不同。材料 在交变应力作用下破坏的主要特征是: (1)因交变应力产生破坏时,最大应力值 般低于静载荷作用下材料的抗拉(压)强度极 限σ,有时甚至低于屈服极限σ、。 (2)材料的破坏为脆性断裂,一般没有显 著的塑性变形,即使是塑性材料也是如此。在 构件破坏的断口上,明显地存在着两个区域: 光滑区和颗粒粗糙区

试验结果表明: 材料在交变应力作用下的 破坏情况与静应力破坏有其本质的不同。材料 在交变应力作用下破坏的主要特征是: (1) 因交变应力产生破坏时，最大应力值 一般低于静载荷作用下材料的抗拉(压)强度极 限σb，有时甚至低于屈服极限σs。 (2) 材料的破坏为脆性断裂，一般没有显 著的塑性变形，即使是塑性材料也是如此。在 构件破坏的断口上，明显地存在着两个区域： 光滑区和颗粒粗糙区

CL14TU25 粗糙区 光滑区 裂纹源 (3)材料发生破坏前,应力随时间变化经过 多次重复,其循环次数与应力的大小有关。应 力愈大,循环次数愈少

(3)材料发生破坏前，应力随时间变化经过 多次重复，其循环次数与应力的大小有关。应 力愈大，循环次数愈少。 粗糙区 光滑区 裂纹源 CL14TU25

在交变应力作用下发生的破坏,称为疲劳 破坏。 用手折断铁丝,弯折一次一般不断,但反 复来回弯折多次后,铁丝就会发生裂断,这就 是材料受交变应力作用而破坏的例子。 因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突 然发生的,极易造成严重事故。据统计,机械 零件,尤其是高速运转的构件的破坏,大部分 属于疲劳破坏

在交变应力作用下发生的破坏，称为疲劳 破坏。 用手折断铁丝，弯折一次一般不断，但反 复来回弯折多次后，铁丝就会发生裂断，这就 是材料受交变应力作用而破坏的例子。 因疲劳破坏是在没有明显征兆的情况下突 然发生的，极易造成严重事故。据统计，机械 零件，尤其是高速运转的构件的破坏，大部分 属于疲劳破坏

§14-5交变应力的循环特征持久极限 Q QnX WUJ J IUSX O O SX +Q JIU JIU 平均应力 循环特征 应C度6

§14-5 交变应力的循环特征 持久极限  t  min  max  m 循环特征 CL14TU26 r =   min max 平均应力    m = max + min 2    a = max − min 2 应力幅度

对称循环l=一J·Q町=0°Q3=Q 非对称循环÷一J

对称循环 r = −1 非对称循环 r  −1 t  ,  m = 0,  a =  max

脉动循环 0

脉动循环 r = 0,  =  =  m a max 2 t 