章交變應力與疲勞失效演示文稿第一頁，共二十一頁。（優選）章交變應力與疲勞失效第二頁，共二十一頁。交變應力：隨時間周期性變化的應力。§11-1交變應力與疲勞失效第三頁，共二十一頁。齒輪傳動：齒輪嚙合點處的應力隨時間作周期性變化，這

種應力就是交變應力。折鐵絲PP第四頁，共二十一頁。應力循環：交變應力每重復變化一次的過程。

疲勞強度：抵抗疲勞破壞的能力。疲勞破壞：構件在交變應力的作用下發生的破壞。1．最大工作應力遠小于材料強度極限，甚至小于屈服極限；破壞時的循環次數大約在105~107疲勞破壞的主要特點：2．無論塑性材料還是脆性材料都發生脆性斷裂；3．斷口具有明顯的特征。交變應力長期作用下由于裂紋萌生、擴展而導致的脆性斷裂。粗糙區裂紋源光滑區高周疲勞第五頁，共二十一頁。二、疲勞破壞的發展過程:1.亞結構和顯微結構發生變化，從而永久損傷形核。2.產生微觀裂紋。3.微觀裂紋長大并合并，形成“主導”裂紋。4.宏觀主導裂紋穩定擴展。5.結構失穩或完全斷裂。材料在交變應力下的破壞，習慣上稱為疲勞破壞。第六頁，共二十一頁。三、疲勞破壞的特點:2.斷裂發生要經過一定的循環次數3.破壞均呈脆斷4.“斷口”分區明顯。

（光滑區和粗糙區）第七頁，共二十一頁。第八頁，共二十一頁。第九頁，共二十一頁。§11–2交變應力的幾個名詞術語一、循環特征：三、應力幅：二、平均應力：smsminsmaxsaTts第十頁，共二十一頁。smt四、幾種特殊的交變應力：1.對稱循環：sminsmaxsaTs第十一頁，共二十一頁。ts2.脈動循環：3.靜循環：五、穩定交變應力：循環特征及周期不變。sminsmaxsatssmsmsminsmax第十二頁，共二十一頁。材料的持久極限與靜載荷下強度極限的關系一般鋼及常用合金鋼：鑄鋼，可鍛鑄鐵及銅合金

同一種材料在不同應力循環下的持久極限，對稱循環的持久極限最小。第十三頁，共二十一頁。例1發動機連桿大頭螺釘工作時最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN，螺紋內徑為d=11.5mm，試求a

、m

和r。解：第十四頁，共二十一頁。§11–3材料持久限及其測定一、材料持久限(疲勞極限)：

循環應力只要不超過某個“最大限度”,構件就可以經歷無數次循環而不發生疲勞破壞，這個限度值稱為“疲勞極限”，用r

表示。二、—N

曲線（應力—壽命曲線）：N0—循環基數。r—材料持久限。A—名義持久限。N(次數)sNAsAsrN0第十五頁，共二十一頁。§11–4構件持久限及其計算一、構件持久限—r

0r0與r

的關系：1.K

—有效應力集中系數：2.

—尺寸系數：第十六頁，共二十一頁。3.

—表面質量系數：如果循環應力為剪應力，將上述公式中的正應力換為剪應力即可。對稱循環下，r=-1。上述各系數均可查表而得。第十七頁，共二十一頁。例2階梯軸如圖，材料為鉻鎳合金鋼，b=920MPa，–1=420MPa，–1=250MPa，分別求出彎曲和扭轉時的有效應力集中系數和尺寸系數。解：1.彎曲時的有效應力集中系數和尺寸系數由圖表查有效應力集中系數由表查尺寸系數f50f40r=5第十八頁，共二十一頁。2.扭轉時的有效應力集中系數和尺寸系數由圖表查有效應力集中系數應用直線插值法由表查尺寸系數第十九頁，共二十一頁。§11–5

對稱循環下構件的疲勞強度計算一、對稱循環的疲勞容許應力:二、對稱循環的疲勞強度條件:第二十頁，共二十一頁。例3旋轉碳鋼軸上，作用一不變的力偶M=0.8kN·m，軸表面經過精車，b=600MPa，–1=250MPa，