疲劳理论基础VIP专享

疲劳分析 1 疲劳与断裂 构件承受静载荷时的问题，但是在工程实际中，大量的构件是在交变应力作用下工作，将发生疲劳破坏，疲劳分析在工程设计中占有重要地位。 疲劳强度分析是一个热点的研究领域，已从经典的无限寿命设计发展到有限寿命设计和可靠性分析。累积损伤观念为现代工程设计注入了新思想和新方法，损伤理论已成为一门新的学科，为解决疲劳寿命问题提供了重要理论基础与工程计算方法。 交变应力的描述 图 15-4所示的交变应力，用S代表广义应力，即它可以是正应力，也可以是切应力，并用下列名词术语来描述应力随时间变化的特征。 疲劳分析 2 应力循环——应力值每重复变化一次成为一个循环。例如应力从最小值变到最大值，再变回到最小值。 循环次数——应力重复变化的次数，用 表示。 最大应力——应力循环中的最大值，用 表示。 最小应力——应力循环中的最小值，用 表示。 平均应力——最大应力与最小值的平均值，用 表示。即 （15-1） 应力幅值——应力变化幅度的均值，用 表示。即 （15-2） 这样， （15-3） 15-4） 循环特征——最小应力与最大应力的比值，用 表示。即 （15-5） 疲劳分析 3 15.1.3 几种典型的交变应力 图15-5所示的交变应力，为对称循环的交变应力。其特点是 图15-6所示的交变应力，为脉动循环的交变应力。其特点是 图15-7所示的为静应力，可视为应力幅值为零的特殊交变应力。其特点是 除图15-5所示的对称循环的交变应力外，其它均为非对称循环交变应力，且其循环特征 均在-1与+1间变化。 15.2 疲劳的概念与材料的疲劳极限 15.2.1 疲劳 构件在交变应力作用时的破坏，称为疲劳破坏，简称疲劳。 疲劳分析 4 材料的疲劳极限与应力-寿命曲线 疲劳时应力远低于静载下材料的屈服强度或强度极限，因而屈服强度或强度极限已不能作为交变应力下的强度指标，需重新测定金属的疲劳强度指标。疲劳试验表明，在同一循环特征 的交变应力下，循环次数 随交变应力的最大应力 的减小而增大，当 减小到某一数值时， 趋于无限大。材料经历无限次应力循环而不疲劳时的交变应力的最大应力，称为材料的疲劳极限，或称持久极限。 材料的疲劳极限是材料本身所固有的性质，因循环特征 、试件变形的形式以及材料所处的环境等不同而不同，需疲劳试验测定。材料的疲劳极限用 表示，即意味着对称循环下的是 ，脉动循环下的是 ，以此类推。 如图 15-10所示的曲线，称为应力-寿命曲线，简...