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* 交变应力、疲劳强度 交变应力、疲劳强度 第十一章 交变应力、疲劳强度 §11.1 交变应力与疲劳失效 应力随时间作周期性变化，这种应力叫做交变应力 静平衡位置 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sb，有时甚至低于屈服极限ss。 (2)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。 粗糙区 光滑区 裂纹源 在交变应力作用下，材料或杆件发生可见裂纹或完全以脆性断裂形式失效的现象称为疲劳破坏。 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。 交变应力作用下构件抵抗疲劳失效的能力成为疲劳强度 疲劳失效过程：（1）疲劳裂纹源的形成； （2）微观疲劳裂纹扩展； （3）宏观裂纹扩展，直至脆性断裂。 §11.2 交变应力的平均应力、循环特征 、应力幅 循环特征 平均应力 应力幅 对称循环 非对称循环 脉动循环 这一临界值称为材料的持久极限或疲劳极限。用 表示 。 在 减小到某一临界值时，试件可经历无穷多次应力循环而不发生疲劳破坏， 反之，降低 便可使破坏前经历的循环次数增多。 实验表明，在同一循环特征下，交变应力的最大应力 越大，破坏前经历的循环次数越少； §11.3 持久极限 在纯弯曲变形下，测定对称循环的持久极限技术上较简单。 将材料加工成最小直径为 7～10mm，表面磨光的试件，每组试验包括 6 ～10根试件。 电机 §11.4 影响构件持久极限的因素 一、构件外形的影响 若构件上有螺纹、键槽、键肩等，其持久极限要比同样尺寸的光滑试件有所降低。其影响程度用有效应力集中系数表示： 有效应力集中因数 图 11.8(a) 图 11.8(b) 图 11.8(c) 图 11.8(d) 图 11.8(e) 二、构件尺寸的影响 大试件的持久极限比小试件的持久极限要 低 尺寸对持久极限的影响程度，用尺寸系数表示 下表给出了在弯、扭的对称应力循环时的尺寸系数。 三、构件表面质量的影响 实际构件表面的加工质量对持久极限也有影响，这是因为不同的加工精度在表面上造成的刀痕将呈现不同程度的应力集中。 若构件表面经过淬火、氮化、渗碳等强化处理，其持久极限也就得到提高。 表面质量对持久极限的影响用表面状态系数β表示： 综合考虑上述三种影响因素，构件在对称循环下的持久极限 §11.5对称循环下构件的疲劳强度计算 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 交变应力、疲劳强度 交变应力、疲劳强度 *