材料的疲劳与断裂.pptVIP

材料的疲劳与断裂第1页，共35页，星期日，2025年，2月5日第十四章材料的疲劳与断裂§14.3材料的疲劳破坏特征及机理（目录）§14.3材料的疲劳破坏特征及机理一、疲劳的概念二、疲劳破坏的实例三、疲劳破坏的机理四、交变应力的种类第2页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理一、疲劳的概念轮轴表面A点的正应力式中称为应力幅交变应力——随时间作周期性变化的应力一、疲劳的概念第3页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理一、疲劳的概念疲劳失效——在交变应力作用下发生的突然断裂现象交变应力引起的破坏与静应力引起的破坏截然不同疲劳实践表明：一、疲劳的概念第4页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例?40人死亡；?14人受伤；?直接经济损失631万元。1999年1月4日，我国重庆市綦（qi）江县彩虹桥发生垮塌，造成：二、疲劳破坏的实例第5页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例二、疲劳破坏的实例第6页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例二、疲劳破坏的实例第7页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例二、疲劳破坏的实例第8页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例二、疲劳破坏的实例第9页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例二、疲劳破坏的实例第10页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例力学问题：大部队过桥时不能齐步走？人跑步时脚上的力量有多大？冲击载荷与跑步的次数的关系？损伤累积与结构寿命二、疲劳破坏的实例第11页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例人跑步时脚上的力量有多大？脚上的力量假设人体重量为750N3000N3500N4500N6000N12500N二、疲劳破坏的实例第12页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理三、疲劳破坏的机理疲劳失效的特点：2.即使塑性较好的材料，断裂前也没有明显的塑性变形，呈脆性断裂破坏；1.构件内的最大应力小于屈服应力时，会发生突然断裂；3.断口明显地分为光滑区和粗糙区。三、疲劳破坏的机理第13页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理三、疲劳破坏的机理疲劳失效过程：产生微观裂纹（称为疲劳源或裂纹源）；2.在微裂纹的尖端产生应力1.在足够大的交变应力作用下，构件内的最大应力作用处或缺陷处，沿最大切应力作用面形成滑移带，3.随着交变应力继续作用，集中，在交变应力的作用下，微裂纹扩展，形成宏观裂纹；宏观裂纹扩展，最终构件断裂。三、疲劳破坏的机理第14页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理三、疲劳破坏的机理疲劳失效实质：疲劳失效是很危险的，因为构件中的裂纹很小，不易发现，在名义应力低于抗拉强度（甚至低于屈服应力）的情况下，会突然发生断裂。由于材料中裂纹的形成和扩展的结果已有资料表明：承受交变应力构件的失效（如飞机、火车和机器）绝大部分是疲劳失效。三、疲劳破坏的机理第15页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理四、交变应力的种类强迫振动的梁，其任一点的应力随时间周期变化?j——梁在静平衡位置时的应力?max——梁在最大位移时的应力?min——梁在最小位移时的应力四、交变应力的种类第16页，共35页，星期日，2025年，2月5日§14.3材料的疲劳破坏特征及机理四、交变应力的种类一个应力循环——重复变化一次的过程循环次数——应力重复变化的次数周期——完成一个应力循环所需要的时间四、交变应力的种类强迫振动的梁，其任一点的应力随时间周期变化第17页，