第十六章疲劳与断裂VIP免费

1材料力学第十六章本讲内容本讲内容§16-2§16-2循环应力及其类型循环应力及其类型§16-3S—N§16-3S—N曲线和材料的疲劳极限曲线和材料的疲劳极限§16-4§16-4影响构件疲劳极限的主要因素影响构件疲劳极限的主要因素§16-1§16-1引言引言2材料力学第十六章第十六章疲劳与断裂什么是材料的疲劳问题§16-1§16-1引言引言静载下，使构件断裂，应力值必须达到材料的强度极限！有无其它可能，构件在较小的应力水平下，也会发生断裂？比如一根铁丝，不借助于任何工具（钳子，拉伸机），有什么办法可以将它折断？3材料力学第十六章构件在循环应力作用下，既使循环中的最大应力小于材料强度极限甚至屈服极限，也会产生可见裂纹或完全断裂的现象，该现象称为疲劳破坏，简称疲劳。工程实践中的许多重大事故，无法用静强度理论解释，在不断的探索过程中，材料的疲劳问题才逐渐为人门认识和研究材料疲劳破坏的机制与静态破坏的机制不同！4材料力学第十六章循环应力实例1载荷F的大小循环变化,联杆内应力随之变化每个齿随齿轮转动循环受力，齿内应力循环变化5材料力学第十六章zAAIMytRIMzsin起落架因飞机起落而反复受载（载荷不变,轴转动）循环应力实例26材料力学第十六章疲劳破坏实例疲劳破坏实例117材料力学第十六章SiliconDie(1)Substrate(3)+HeatSiliconDie(1)Substrate(3)疲劳破坏实例疲劳破坏实例228材料力学第十六章疲劳破坏的特点：★★破坏时，名义应力值远低于材料的静载强度极限；★★破坏前没有明显的塑性变形，即使韧性很好的材料，也会呈现脆性断裂；★★交变应力作用下的疲劳破坏需经过一定数量的应力循环；★★同一疲劳断口，一般都有明显的光滑区域和颗粒状区域。光滑区域颗粒状区域晶界滑移→微裂纹→裂纹缓慢扩展（光滑区）→快速扩展（脆断）疲劳破坏的机制与过程：9材料力学第十六章应力比maxminR（循环特征）1R对称循环0R脉动循环应力幅值应力均值最大应力§16-2§16-2循环应力及其类型循环应力及其类型最小应力10材料力学第十六章§16-3§16-3应力－寿命曲线和材料的疲劳极限应力－寿命曲线和材料的疲劳极限轴向拉压疲劳试验机11材料力学第十六章疲劳极限－经过无穷多次应力循环而不发生疲劳失效时的最大应力值。又称为持久极限(endurancelimit).S-N曲曲应力S（或）与相应应力循环数（或寿命）N的关系曲线12材料力学第十六章13材料力学第十六章构件外形的影响构件横截面尺寸的影响构件表面加工质量的影响§16-4§16-4影响构件疲劳极限的主要因素影响构件疲劳极限的主要因素14材料力学第十六章应力集中促使疲劳裂纹的形成，对构件疲劳强度的影响很大sc1－存在应力集中试样的疲劳极限1－不存在应力集中试样的疲劳极限11sc1K11sc1KR愈小,K愈大；b愈高，应力集中对r的影响愈显著R愈小,K愈大；b愈高，应力集中对r的影响愈显著K曲有效应力集中因数构件外形的影响15材料力学第十六章试验：弯、扭疲劳极限随构件横截面尺寸增大而减小1－标准试样的疲劳极限d1－大尺寸试样的疲劳极限11d111d1直径d愈大,r降低愈多；b愈高，截面尺寸对r的影响愈大直径d愈大,r降低愈多；b愈高，截面尺寸对r的影响愈大曲尺寸因数11d111d1构件横截面尺寸的影响16材料力学第十六章构件表面加工质量的影响最大应力发生在构件表层，构件表面又常存在各种缺陷，故构件表面加工质量与表层状况对疲劳强度存在影响111磨削某种加工方法111磨削某种加工方法曲表面质量因数对于重要构件,尤其存在应力集中的部位,应特别讲究表面加工方法,愈采用高b材料,愈重要提高构件表层材料的强度、改善表层应力状况，例如渗碳、渗氮、高频淬火、表层滚压与喷丸等17材料力学第十六章谢谢！