工程力学（1-2）（范钦珊）工程力学2－第26章.pptVIP

? 线性累积损伤理论 ? 变幅对称交变应力作用下的疲劳强度设计 于是，零件的工作安全因数为 这与等幅对称应力循环工作安全国因数的表达式相似，故Se又称为当量应力。 ? 线性累积损伤理论 ? 变幅对称交变应力作用下的疲劳强度设计 考虑到应力集中、尺寸和表面质量等因素，对于正应力循环，上式变为 无限 寿命区 有限寿命区 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 基本概念 式中，m和C均为与材料有关的常数。斜直线上一点的纵坐标为试样所承受的最大应力Si，在这一应力水平下试样发生疲劳破坏的寿命为Ni。Si称为在规定寿命Ni下的条件疲劳极限。按照条件疲劳极限进行强度设计，称为有限寿命设计。因此，双对数坐标中lgS—lgN曲线上循环基数N0以右部分（水平直线）称为无限寿命区；以左部分（斜直线）称为有限寿命区。 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 基本概念 从工程角度，构件的寿命包括裂纹萌生期和裂纹扩展期，在传统的S－N曲线中，裂纹萌生很难辨别出来。有的材料对疲劳抵抗较弱，一旦形成初始裂纹很快就破坏；有的材料对疲劳抵抗较强，能够带裂纹持续工作相当长一段时间。对前一种材料，设计上是不允许裂纹存在的；对后一种材料允许一定尺寸的裂纹存在，这是有限寿命设计的基本思路。对于航空，国防和核电站等重要结构上的构件设计，如能保证在安全的条件下，延长使用寿命，则具有重大意义。 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 无限寿命设计方法概述 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 无限寿命设计方法概述 应力循环中应力幅保持不变的交变应力，称为等幅交变应力（alternative stress with equal amplitude）。 n－零件的工作安全因数； [n] －规定的安全因数。 工程设计中一般都是根据静载设计准则首先确定构件或零部件的初步尺寸，然后再根据疲劳强度设计准则对危险部位作疲劳强度校核。通常将疲劳强度设计准则写成安全因数的形式，即 这种疲劳强度设计方法称为安全因数法。 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 无限寿命设计方法概述 当材料较均匀，且载荷和应力计算精确时，取[n]＝1.3；当材料均匀程度较差、载荷和应力计算精确度又不高时，取[n]=1.5－1.8；当材料均匀程度和载荷、应力计算精确度都很差时取[n]=1.8－2.5。 疲劳强度计算的主要工作是计算工作安全因数n。 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅对称应力循环下 的工作安全因数 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅对称应力循环下的工作安全因数 考虑到上一节中关于应力集中、尺寸和表面加工质量的影响，正应力和切应力循环时的工作安全因数分别为 对于对称 正应力循环 对于对称 切应力循环 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅对称应力循环下的工作安全因数 ? —尺寸因数； —工作安全因数； —光滑小试样在对称应力循环下的疲劳极限； —有效应力集中因数； ? —表面质量因数。 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅交变应力作用下 的疲劳寿命估算 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 对于等幅应力循环，可以根据光滑小试样的S—N曲线，也可以根据构件或零件的S—N曲线，确定给定应力幅下的寿命。 据此，由S－N曲线，求得在应力 作用下发生疲劳断裂时所需的应力循环数N，此即所要求的寿命。 以对称循环为例，根据光滑小试样的S—N曲线确定疲劳寿命时，首先 需要确定构件或零件上的可能危险点，并根据载荷变化状况，确定危险点应力循环中的最大应力或应力幅（Smax=Sa）；然后考虑应力集中、尺寸、表面质量等因素的影响，得到 根据光滑小试样的应力－寿命曲线 估算疲劳寿命 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 当根据零件试验所得到的应力一寿命曲线确定疲劳寿命时，由于试验结果已经包含了应力集中、尺寸和表面质量的影响，在确定了危险点的应力幅Sa之后，可直接根据Sa由S－N曲线求得这一应力水平下发生疲劳断裂时的循环次数N。 ? 有限寿命设计与无限寿命设计 ? 等幅交变应力作用下的疲劳寿命估算 根据零件试验所得到的应力－寿命曲线 估算疲劳寿命 ? 线性累积损伤理论 第26章 材料的疲劳行为与 构件的疲劳寿命 返回 返回总目录 ? 线性累积损