材料的疲劳与断裂VIP免费

第14章（目录）材料力学第十四章材料的疲劳与断裂§14.1概述§14.2固体材料的理论断裂强度和应力判据*§14.3材料的疲劳破坏特征及机理§14.4S-N曲线及疲劳极限的测定§14.5构件的疲劳极限§14.6基于疲劳极限的无限寿命设计法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）§14.1概述一、疲劳的概念二、疲劳破坏的实例§14.3材料的疲劳破坏特征及机理二、疲劳破坏的实例一、疲劳的概念疲劳——构件在循环应力作用下经过一定的循环次数后形成的裂纹或发生的断裂过程§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§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§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§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§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、疲劳破坏的机理二、交变应力的种类§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FFAIyMAtdIMsin2tsinaA3241d(t=0)ta1342aOtIMd2a交变应力一、疲劳破坏的机理——随时间作周期性变化的应力§14.3材料的疲劳破坏特征及机理一、疲劳的概念疲劳失效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、疲劳破坏的机理——在交变应力作用下发生的突然断裂现象§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§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：微观裂纹(称为疲劳源或裂纹源)；1.在足够大的交变应力作用下，构件内的最大应力处或缺陷处，沿最大切应力作用面形成滑移带，产生ÁÑÎÆÔ´¹â»¬Çø´Ö²ÚÇø..............ÁÑÎƼâ¶ËÁÑÎÆ2.在微裂纹的尖端产生应力奇异(应力集中)，在交变应力的作用下，微裂纹扩展，形成宏观裂纹；3.随着交变应力继续作用，宏观裂纹扩展，最终构件断裂。三、疲劳破坏的机理§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。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§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tPF静平衡位置最大位移位置最小位移位置maxminOt一个周期jmaamin——梁在最小位移时的应力四、交变应力的种类§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循环次数周期四、交变应力的种类tPF静平衡位置最大位移位置最小位移位置maxminOt一个周期jmaa强迫振动的梁，其任一点的应力随时间周期变化——重复变化一次的过程——应力重复变化的次数——完成一个应力循环所需要的时间§14.3材料的疲劳破坏特征及机理四、交变应力的种类交变应力的循环特征(应力比)：应力循环中的平均应力：应力循环中的应力幅：maxminr2minmaxm2minmaxa四、交变应力的种类maxminOt一个周期jmaa§14.3材料的疲劳破坏特征及机理四、交变应力的种类2.非对称循环即：1.对称循环maxminOtminmax0mmaxa1rammaxamminmaxminOtmaa非对称循环=平均应力+对称循环四、交变应力的种...