强度理论应力寿命法VIP免费

强度理论与方法（2）——高周疲劳高周疲劳•S-N曲线•疲劳极限•影响疲劳强度的因素•永久疲劳寿命设计方法1.S-N曲线•循环载荷引起失效(例如车轴)•Wohler开始合金旋转弯曲测试并提出S-N曲线•S-N曲线→经验设计方法→应力寿命法N非铁合金a铁及钛合金疲劳极限条件疲劳极限107106105N非铁合金a铁及钛合金疲劳极限条件疲劳极限107106105应力寿命N非铁合金a铁及钛合金疲劳极限条件疲劳极限107106105N非铁合金a铁及钛合金疲劳极限条件疲劳极限107106105应力寿命循环加载下典型的应力历史描述如下：影响因素•频率：v或f单位Hz。如3000rpm的旋转机械，f＝50Hz。通常如果存在环境效应，如潮湿或升温则影响疲劳。•波形：应力历史是正弦波、方波或者别的波形吗？同频率一样，通常如果有环境效应则影响疲劳。R=-1(SR=-1(Saa=S=Smaxmax))条件下得到的条件下得到的S-NS-N曲线。曲线。基本基本S-NS-N曲线：曲线：1.1.一般形状及特性值一般形状及特性值用一组标准试件，在R=-1下，施加不同的Sa，进行疲劳试验，可得到S-N曲线。S-NS-N曲线上对应于寿命曲线上对应于寿命NN的应力，称为的应力，称为寿命为寿命为NN循循环的疲劳强度环的疲劳强度。。S103104105106107NfSN疲劳强度疲劳强度(fatiguestrength)S(fatiguestrength)SNN：：““无穷大”一般被定义为：无穷大”一般被定义为：钢材，钢材，101077次循环；次循环；焊接件，焊接件，2×102×1066次循环；次循环；有色金属，有色金属，101088次循环。次循环。S103104105106107NfSNSf疲劳极限疲劳极限(endurancelimit(endurancelimit))SSff：：寿命寿命NN趋于无穷大时所趋于无穷大时所对应的应力对应的应力SS的极限值的极限值SSff。。特别地，对称循环下的疲劳极限特别地，对称循环下的疲劳极限SSf(R=-1)f(R=-1)，简记为，简记为SS-1.-1.满足满足SS＜＜SSff的设计，即无限寿命设计。的设计，即无限寿命设计。2.S-N2.S-N曲线的数学表达曲线的数学表达1)1)幂函数式幂函数式SSmm.N=C.N=Cm与C是与材料、应力比、加载方式等有关的参数。二边取对数，有:lgS=A+BlgNS-N间有对数线性关系；参数A=LgC/m,B=-1/m。LgS34567LgNSf考虑疲劳极限Sf，且当S趋近于Sf时，N。2)2)指数式指数式：：eemsms..N=CN=C二边取对数后成为：S=A+BlgN（半对数线性关系）最常用的是幂函数式。最常用的是幂函数式。高周应力疲劳，适合于高周应力疲劳，适合于N>10N>1044-10-1077。。S34567LgNSf3)3)三参数式三参数式(S-S(S-Sff))mm.N=C.N=C3.S-N3.S-N曲线的近似估计曲线的近似估计斜线斜线OA+OA+水平线水平线AABBR=-1R=-1，旋转弯曲时有：，旋转弯曲时有：SSf(bending)f(bending)=0.5S=0.5Suu(S(Suu<1400MPa)<1400MPa)分散在分散在(0.3-0.6)S(0.3-0.6)Suu间间SSf(bending)f(bending)=700MPa=700MPa(S(Suu>1400MPa)>1400MPa)1)1)疲劳极限疲劳极限SSff与极限强度与极限强度SSuu之关之关系系500500100015002008000AB旋转弯曲疲劳极限SMPaf材料极限强度SMPauS/S=0.5fuS=700f常用金属材料数据图常用金属材料数据图轴向拉压载荷作用下的疲劳极限轴向拉压载荷作用下的疲劳极限可估计为：可估计为：SSf(tension)f(tension)=0.7S=0.7Sf(benting)f(benting)=0.35S=0.35Suu实验在实验在(0.3-0.45)S(0.3-0.45)Suu之间之间高强脆性材料，极限强度高强脆性材料，极限强度SSuu取为取为bb；；延性材料延性材料,S,Suu取为取为ysys。。扭转载荷作用下的疲劳极限扭转载荷作用下的疲劳极限可估计为：可估计为：SSf(torsion)f(torsion)=0.577S=0.577Sf(benting)f(benting)=0.29S=0.29Suu实验实验在在(0.25-0.3)S(0.25-0.3)Suu之间之间注意，注意，不同载荷形式下的不同载荷形式下的SSff和和S-NS-N曲线是不同的曲线是不同的。。故由故由S-NS-N曲线有：曲线有：(0.9Su)(0.9Su)mm×10×1033=(kSu)=(kSu)mm×10×1066=C=C参数为：参数为：m=3/m=3/lglg(0.9/k)(0.9/k)；；C=(0.9SC=(0.9Suu))mm×10×1033假定假定11：寿命：寿命N=10N=1033时，有：时，有：SS101033=0.9S=0.9Suu；；高周疲劳：高周疲劳：N>10N>1033。。已知已知SSff和和SSuu,,S-NS-N曲线用曲线用SSmm.N=C.N=C表表达。达...