疲劳寿命理论及应用
★★一、基本概念
(一)应力
应力就是单位面积上的内力。常用单位是兆帕(MPa)。
(二)应变
应变是把内部因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。
【提示】与正应力对应的是线应变，与切应力对应的是角应变。
(三)材料强度
|
比例极限 |
应力和应变、力和变形成线性关系的最大应力，用σp表示 |
|
弹性极限 |
保持弹性变形的最大应力，超过它就不再仅仅是弹性变形，还有塑性变形，用σe表示 |
|
屈服极限 |
开始出现屈服现象的应力，所谓屈服，就是负荷不再增加，但试件还在继续伸长的这种现象。屈服极限用σs表示 |
|
强度极限 |
材料拉断前的最大应力，也叫做抗拉强度，用σb表示 |
|
断裂负荷 |
试件断裂处的负荷 |
(四)许用应力
★二、疲劳及疲劳寿命
疲劳寿命：材料在疲劳破坏前所经历的应力循环次数。
★★★★★三、疲劳寿命曲线
σmN=C
式中：m、C——材料常数。
★★四、循环应力的特性
(1)交变应力的参数
|
循环应力 |
特点 |
|
对称循环应力 |
循环特征r等于－1；最大应力和最小应力大小相等，符号相反；平均应力等于0；应力幅等于最大应力。 |
|
脉动循环应力 |
循环特征r等于0；应力幅等于平均应力，都等于二分之一最大应力；最小应力等于0。 |
|
静应力 |
循环特征r等于＋1；最大应力等于最小应力，等于平均应力；应力幅等于0 。 |
(2)疲劳极限曲线
工程上，常将这条曲线简化为ACB折线，或者直接简化为AB折现，虽降低了计算精确度，但更趋于安全。
★★五、疲劳极限
考虑零件的应力循环特征、尺寸效应、表面状态应力集中等因素的零件疲劳极限如表8-1所示。
表8-1 零件疲劳极限和的计算公式
★★★★★七、疲劳寿命理论的应用(把握教材【例8-7】)
第四节 损伤零件寿命估算
★★一、疲劳断裂的基本过程
疲劳断裂过程大致可分为四个阶段，即：
1.成核(10-3mm～10-4mm，第一阶段);
2.微观裂纹扩展(10-2mm～10-1mm，第二阶段);
3.宏观裂纹扩展(1mm～临界裂纹尺寸，第三阶段)
4.断裂(第四阶段)。
★★★二、损伤零件疲劳寿命估算
掌握教材【例8-8】
★★三、影响裂纹扩展的其他因素
1.应力循环特征的影响;
2.加载频率的影响;
3.温度的影响。
，我们将会及时处理。