为什么交变应力作用下更容易使裂纹尖端三向应力扩展

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材料力学第十一章 交变应力
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第十一章 交变应力
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第9章交变应力
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第9章 交变应力 174
9.1 交变应力及构件的疲劳破坏 174
9.2 循环特征和持久极限 175
第9章 交变应力
本章主要讲授交变应力和疲劳破坏的相关内容
9.1 交变应力及构件的疲劳破坏 前述各章研究的都是静裁荷作用下的强度问题。所谓静载荷，是指由零缓慢地增加到某一值后保持不变（或变动很小）的载荷。在工程中，有些构件的应力大小或方向随时间作周期性变化，这种应力称为交变应力。
例如图7-13、图7-15所示的转轴，虽然作用在它上面的载荷大小、方向均不变化，但由于轴本身的转动，轴内各点的应力是随时间变化的，即某点的弯曲正应力由拉变为压，再由压变为拉。又如齿轮上的每一个齿（图9-1），自开始啮合到脱离啮合过程中，齿根上的应力自零增加到最大值，然后又渐减为零，齿轮每转一周，齿根上的应力按此规律重复变化一次。 图9-1 齿轮传动 图9-2 疲劳断裂截面
人们在长期的生产实践中发现，构件在交变应力作用下发生的破坏和静应力作用时的破坏不同，它有以下的特点： 1）破坏时的最大应力一般远低于静载荷下材料的强度极限，甚至低于屈服点。 2）塑性很好的材料，破坏时一般表现为无明显塑性变形的脆性断裂。 3）断裂面有两个截然不同的区域：一个光滑区，另一个是粗糙区（图9-2）。在光滑区内，有时可以看到以微裂纹为起始点（称为裂纹源）逐渐扩展的弧形曲线。 构件在交变应力下的破坏现象，工程上习惯称为“疲劳”破坏。目前对这种疲劳破坏现象的一般解释是： 当交变应力的大小到达某一限度时，经过多次应力循环后，构件中的最大应力处或材料有缺陷处出现细微裂纹，随着循环次数的增加，裂纹逐渐扩展成为裂缝，由于应力交替变化，裂缝两边的材料时而
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11刘4上第11章
交变应力.ppt40页
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交变应力 §11―2
交变应力的循环特征、应力幅度和平均应力 §11―3 持久极限 §11―4 影响持久极限的因素 §11―5
对称循环下构件的疲劳强度计算 §11―6
持久极限曲线 §11―7
不对称循环下构件的疲劳强度计算 §11―8
弯扭组合交变应力的强度计算 例：11.2如图所示圆杆上有一个圆孔，不对称交变应力弯矩为Mmax 5Mmin 512Nm。材料为合金钢，σb 950MPa， σs 540MPa， σ-1 430MPa，ψσ 0.2。圆杆表面经磨削加工。若规定安全系数n 2，ns 1.5，试校核此杆强度。 解：1.计算圆杆的工作应力： 2.查系数：
由图11.9a中的曲线6查得，当σb
950MPa时， kσ 2.18
由表11.1查得εσ 0.77 由表11.2，β 1
。 3、校核强度： 静强度： 而 ：构件在扭转单独作用时的工作安全系数 ：构件在弯曲单独作用时的工作安全系数 M M 非对称循环： 非对称循环： 对称循环： 对称循环： M M * 返回 第十一章 交变应力 §11-1
交变应力与疲劳失效 §11-4
影响持久极限的因素 §11-5
对称循环下构件的疲劳强度计算 §11-2
交变应力的循环特征、应力幅和平均应力 §11-3
持久极限 §11-6
持久极限曲线 §11-7
不对称循环下构件的疲劳强度计算 §11-8
弯扭组合交变应力的强度计算 §11-9
提高构件疲劳强度的措施 §11―1 交变应力与疲劳失效 构件中某点处应力随时间作周期性变化，称交变应力 一、交变应力― A 二、交变应力作用下，材料的破坏情况 1.计算出的应力远小于静强度极限就发生破坏 2.即使是塑性材料，也呈脆性断裂 3.破坏前，需经一定数量的应力循环 4.破坏断口有明显的光滑区、粗糙区，且光滑区有波纹 （一）.破坏的主要特征：
二）疲劳破坏的原因： 再经若干次应力循环后，宏观裂纹继续扩展，同时截面削弱，削弱到一定极限时，构
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第十一章 交变应力
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