第三讲-应力疲劳VIP专享

第三讲 应力疲劳材料循环性能描述回顾按循环应力作用的大小，疲劳可分为应力疲劳和应变疲劳应力疲劳：最大循环应力 Smax小于屈服应力 Sy 寿命一般较高（>104），高周疲劳应变疲劳：最大循环应力 Smax大于屈服应力 Sy（材料屈服后应变变化较大而应力变化较小，故一般以应变为控制参量） 寿命一般较低（<104），低周疲劳材料应力疲劳特性1． S-N 曲线评价和估算疲劳寿命或强度需建立外荷载与寿命之间的关系。反映外加应力 S 和疲劳寿命 N 之间关系的曲线称为 S-N 曲线。基本 S-N 曲线在最简单的荷载谱－恒幅循环应力作用下，R= -1 时（对称恒幅荷载）实验给出的应力－寿命关系曲线2．S-N 曲线的一般形状材料的 S-N 曲线一般由实验得到用一组标准试件在给定应力比和应力幅作用下，记录相应的寿命所得到的曲线。典型 S-N 曲线可分为三段：低周疲劳区（LCF），高周疲劳区（HCF）和亚疲劳区（SF）。由 S-N 曲线确定的对SNNSmaxSFHCFLCFSfSb106~7104应于寿命 N 的应力称为寿命 为 N 次 循 环 的 疲 劳 强 度 SN 。 N=1/4 对 应 材 料 的 静 拉 伸 强 度Sb，N=106~7对应的疲劳强度为疲劳极限 Sf。特别地，R = 1 的疲劳极限记为 S1。在 HCF 区， S - N 曲线在对数坐标系上近似为直线。 S-N 曲线的数学表达1）指数函数式 NeαS=C α 和 C 为材料常数。两边取对数有 lg N=A+BS A = lgC 和 B = -αlge 为材料常数。指数函数的 S-N 关系在半对数坐标系上为直线。2）幂函数式（最常用的形式） Sα N =C 两边取对数有：lg N=A+B lg S 幂函数的 S-N 关系在对数坐标系上为直线。3）Weibull 公式 N( S−Saf )α=C α 和 C 为材料常数，Saf为理论应力疲劳极限幅值。Weibull 公式包含疲劳极限，即 S 趋于 Saf时 N 趋于无穷大。4）三参数公式 S=Sf(1+ CNα) α 和 C 为材料常数，Sf为应力疲劳极限。3．平均应力的影响反映材料疲劳性能的 S-N 曲线是在给定应力比下得出的，平均应力 Sm= 1+R1−R Sa在给定应力幅下应力比 R 增加，则平均应力增加，有利于裂纹的萌生和扩展，结构的疲劳寿命降低。相对于基本 S-N 曲线，Sm > 0 时构件的疲劳强度下降，Sm < 0 时构件的疲劳强度增加。在实际工程中采纳在应力集中处或高应力区引入预压应力是提高结构疲劳强度的有效措施。4．疲劳极限 Sf的近似估量描绘材料基本疲劳性能的 S-N 曲线只...