材料性能---金属的疲劳ppt课件.ppt

《材料性能---金属的疲劳ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料性能---金属的疲劳ppt课件.ppt（181页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统变动载荷低应力（小于屈服强度）疲劳失效约占8080以上。如何提高材料疲劳寿命材料疲劳性能的科学研究已成为材料强度科学领域的一个重要组成部分5 金属的疲劳1Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决

2、定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1、金属疲劳现象及特点2、疲劳曲线及基本疲劳力学性能3、疲劳裂纹扩展速率及疲劳门槛值4、疲劳过程及机理5、影响疲劳强度的主要因素6、低周疲劳主要内容2Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统p变动载荷变动载荷是指载荷的大小、方向随时间变化的载荷，其单位面积上的平均值为变动应力变动应力。p变动应力可分为周期变动应力周期变动应力（也

3、称循环应力循环应力）和无规则随机变动应力无规则随机变动应力。p生产中机件正常工作时，其变动应力多为循环应力。5.1.1 变动载荷和循环应力5.1 金属疲劳现象及特点3Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 变动应力示意图变动应力示意图a)a)应力大小变化应力大小变化 b)b)、c)c)应力大小及方向都变化应力大小及方向都变化 d)d)应力大小及方向无规则的变化应力大小及方向无规则

4、的变化变动应力4Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统循环应力的波形有正弦波、矩形波和三角波等。循环应力的波形有正弦波、矩形波和三角波等。表征应力循环特征的参量有：表征应力循环特征的参量有：v最大循环应力最大循环应力maxmax，最小循环应力，最小循环应力minminv平均应力平均应力:m m=(=(maxmax+minmin)/2)/2v应力幅或应力范围应力幅或应力范围:a a=(

5、=(maxmax-minmin)/2)/2v应力比应力比:r r=minmin/maxmax循环应力及其特征参量5Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 循环应力的类型循环应力的类型a)a)、e)e)交变应力交变应力 b)b)、c)c)、d)d)重复循环应力重复循环应力对称交变应力对称交变应力m m=0,r=-1=0,r=-1脉动应力脉动应力m m=a a0,r=00,r=0m

6、m=a a a a,0r1,0r1不对称交变应力不对称交变应力-1r0-1r10105 5较低较低s s表表 高周疲劳和低周疲劳对比高周疲劳和低周疲劳对比高周疲劳和低周疲劳10Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统p该破坏是一种潜藏的突发性破坏，在静载下显示韧性或脆性破坏的材料在疲劳破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂呈脆性断裂。p疲劳破坏属低应力循环延时断裂低应力循环延时断裂

7、，对于疲劳寿命的预测就显得十分重要和必要。p对缺口、裂纹及组织等缺陷十分敏感对缺口、裂纹及组织等缺陷十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性。因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用；组织缺陷(夹杂、疏松、白点、脱碳等)，将降低材料的局部强度，二者综合更加速疲劳破坏的起始与发展。疲劳的特点11Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳断口保留了整个断裂过程的所有痕迹，记载着很多断

8、裂信息，具有明显的形貌特征，而这些特征又受材料性质、应力状态、应力大小及环境因素的影响，因此对疲劳断口的分析是研究疲劳过程、分析疲劳失效原因的一种重要方法。疲劳断裂经历了裂纹萌生和扩展过程。由于应力水平较低，因此具有较明显的裂纹萌生裂纹萌生和稳态扩展稳态扩展阶段，相应的断口上也显示出疲劳源疲劳源、疲劳裂纹扩展区疲劳裂纹扩展区与瞬时断裂瞬时断裂区区的特征。5.1.3 疲劳宏观断口特征12Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮

9、球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 带键的轴旋转弯曲疲劳断口，带键的轴旋转弯曲疲劳断口，4040钢钢疲劳宏观断口13Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地策源地。位置：位置：位置：位置：多出现在机件表面，常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连。但若材料内部存在严重冶金缺陷(夹杂、缩孔、伯析、白点等)，也会因局部材料强度降低而在机件内部引发出疲劳源。

10、特点：特点：特点：特点：因疲劳源区裂纹表面受反复挤压，摩擦次数多，疲劳源区比较光亮疲劳源区比较光亮，而且因加工硬化，该区表面硬度会有所提高。疲劳源14Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统数量：数量：数量：数量：机件疲劳破坏的疲劳源可以是一个，也可以是多个，它与机件的应力状态及过载程度有关。如单向弯曲疲劳仅产生一个源区，双向反复弯曲可出现两个疲劳源。过载程度愈高，名义应力越大，出现疲

11、劳源的数目就越多。产生顺序：产生顺序：产生顺序：产生顺序：若断口中同时存在几个疲劳源，可根据每个疲劳区大小、源区的光亮程度确定各疲劳源产生的先后，源区越光亮，相连的疲劳区越大，就越先产生；反之，产生的就晚。疲劳源15Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳区是疲劳裂纹裂纹亚稳扩展亚稳扩展亚稳扩展亚稳扩展形成的区域形成的区域。宏观特征：宏观特征：宏观特征：宏观特征：断口较光滑并分布有

12、贝纹线贝纹线(或海滩花样)，有时还有裂纹扩展台阶裂纹扩展台阶。断口光滑是疲劳源区的延续，其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱，反映裂纹扩展快馒、挤压摩擦程度上的差异。疲劳区16Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统产生原因产生原因产生原因产生原因:一般认为是因载荷变动引起的，因为机器运转时常有启动、停歇、偶然过载等，均要在裂纹扩展前沿线留下弧状贝纹线痕迹。形貌特点：形貌特点：形貌特点：形貌特

13、点：疲劳区的每组贝纹线好像一簇以疲劳源以疲劳源为圆心为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向纹扩展方向。近疲劳源区贝纹线较细密，表明裂纹扩展较慢；远离疲劳源区贝纹线较稀疏、粗糙，表明此段裂纹扩展较快。贝纹线贝纹线疲劳区的最典型特征疲劳区的最典型特征17Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统影响因素影响因素影响因素影响因素:贝纹区的总范围与过载程

14、度及材料的性质有关。若机件名义应力较高或材料韧性较差，则疲劳区范围较小，贝纹线不明显；反之，低名义应力或高韧性材科，疲劳区范围较大，贝纹线粗且明显。贝纹线的形状则由裂纹前沿线各点的扩展速度、载荷类型、过载程度及应力集中等决定。贝纹线18Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统瞬断区是裂纹裂纹失稳扩展失稳扩展失稳扩展失稳扩展形成的区域形成的区域。在疲劳亚临界扩展阶段，随应力循环增加，裂纹

15、不断增长，当增加到临界尺寸ac时，裂纹尖端的应力场强度因子KI达到材料断裂韧性KIc(Kc)时。裂纹就失稳快速扩展，导致机件瞬时断裂。瞬断区19Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统瞬断区的断口比疲劳区粗糙，宏观特征如同静载，随材料性质而变。v脆性材料断口呈结晶状结晶状；v韧性材料断口，在心部平面应变区呈放射状或人放射状或人字纹状字纹状，边缘平面应力区则有剪切唇区剪切唇区存在。瞬断区

16、20Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统位置：位置：位置：位置：瞬断区一般应在疲劳源对侧疲劳源对侧。但对旋转弯曲来说，低名义应力时，瞬断区位置逆旋转方向偏转一角度；高名义应力时，多个疲劳源同时从表面向内扩展，使瞬断区移向中心位置。大小：大小：大小：大小：瞬断区大小与机件承受名义应力及材料性质有关，高名义应力或低韧性材科，瞬断区大；反之。瞬断区则小。瞬断区21Mechanical P

17、roperties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统各类疲劳断口形貌各类疲劳断口形貌22Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统各类断口的特点1 1 1 1、轴类机件拉压疲劳时、轴类机件拉压疲劳时、轴类机件拉压疲

18、劳时、轴类机件拉压疲劳时v表面无缺口应力集中：表面无缺口应力集中：表面无缺口应力集中：表面无缺口应力集中：截面上应力分布均匀。裂纹扩展等速，贝纹线呈一族平行的圆弧线平行的圆弧线。v表面有环状缺口的应力集中：表面有环状缺口的应力集中：表面有环状缺口的应力集中：表面有环状缺口的应力集中：裂纹沿表层的扩展比中间区快。5.1 5.1 金属疲劳现象及特点金属疲劳现象及特点5.1.3 疲劳宏观断口特征23Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，

19、因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统各类断口的特点1 1 1 1、轴类机件拉压疲劳时、轴类机件拉压疲劳时、轴类机件拉压疲劳时、轴类机件拉压疲劳时v高名义应力时：高名义应力时：高名义应力时：高名义应力时：疲劳区范围小，表层与中间区的裂纹扩展相差无几，贝纹线蛇形状从起始的半圆弧状到半椭圆状最后为波浪状变化；v低名义应力时：低名义应力时：低名义应力时：低名义应力时：疲劳区范围大。表层裂纹扩展比中间超前许多，故贝纹线形状由起始的半圆弧状到半椭圆弧状、波浪弧状最后为凹向椭圆弧状变化。5.1 5.1 金属疲劳现象及特点金属疲劳现象及特点5.1.3 疲劳宏观断口特征24Mechanical Pr

20、operties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统各类断口的特点2 2 2 2、弯曲疲劳时、弯曲疲劳时、弯曲疲劳时、弯曲疲劳时表面应力最高，其贝纹线变化与带缺口机件的拉压疲劳相似。表面有缺口时，应力集中增强，变化会更大。5.1 5.1 金属疲劳现象及特点金属疲劳现象及特点5.1.3 疲劳宏观断口特征25Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute o

21、f Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统各类断口的特点3 3 3 3、扭转疲劳时、扭转疲劳时、扭转疲劳时、扭转疲劳时因最大正应力方向与扭转轴倾斜45，最大切应力垂直或平行于轴向分布。v正断型疲劳断口与轴向呈45，且易出现锯齿状或星形状断口。v切应力引起的切断型疲劳断口沿最大切应力即垂直于扭转轴方向，上面一般看不到贝纹线。5.1 5.1 金属疲劳现象及特点金属疲劳现象及特点5.1.3 疲劳宏观断口特征26Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai In

22、stitute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳力学性疲劳力学性能指标能指标 疲劳缺口疲劳缺口敏感度敏感度疲劳强度疲劳强度过载持久过载持久值值5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能27Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳设计疲劳设计疲劳应力判据疲劳应力判据断裂疲劳判据断裂疲劳判

23、据疲劳强度疲劳强度疲劳裂纹扩疲劳裂纹扩展速率展速率疲劳缺口疲劳缺口敏感度敏感度过载持久过载持久值值疲劳设计28Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统p疲劳曲线疲劳曲线是疲劳应力疲劳应力与疲劳寿命疲劳寿命的关系曲线，即SN曲线。p用途：用途：它是确定疲劳极限、建立疲劳应力判据的基础。p1860年，维勒在解决火车轴断裂时，首先提出疲劳曲线和疲劳极限的概念，所以后人也称该曲线为维勒曲线。5

24、.2.1 疲劳曲线和对称循环疲劳极限29Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 几种材料的疲劳曲线几种材料的疲劳曲线合金钢合金钢w wc c0.47%0.47%碳钢碳钢铝合金铝合金灰铸铁灰铸铁1041051031061071081090204060应力应力max/10MPa循环周次循环周次/次次高应力段和低应力段，高应力段寿高应力段和低应力段，高应力段寿命短，低应力段寿命长。命短

25、，低应力段寿命长。应力水平下降，断裂循环周次增加。应力水平下降，断裂循环周次增加。疲劳曲线30Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统p有水平段有水平段（碳钢、合金结构钢、球铁等）经过无限次应力循环也不发生疲劳断裂，将对应的应力称为疲劳极限，记为-1（对称循环）p无水平段无水平段（铝合金、不锈钢、高强度钢等）只是随应力降低，循环周次不断增大。此时，根据材料的使用要求规定某一循环周次下不

26、发生断裂的应力作为条件疲劳极限。例：高强度钢、铝合金和不锈钢：N108周次钛合金：N107周次疲劳极限疲劳极限31Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统v对称应力循环下对称应力循环下对称应力循环下对称应力循环下v非对称应力循环非对称应力循环非对称应力循环非对称应力循环下下下下（r为应力比）疲劳断裂应力判据疲劳断裂应力判据32Mechanical Properties of Mater

27、ialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统旋转弯曲疲劳试验机旋转弯曲疲劳试验机图图 旋转弯曲疲劳试验机示意图旋转弯曲疲劳试验机示意图1.31.3带有滚珠轴承的支座带有滚珠轴承的支座 2 2试样试样 4 4计数器计数器 5 5电动机电动机 6 6载荷载荷结构简单，操作方便，能试验对结构简单，操作方便，能试验对称循环和恒应力幅的要求。称循环和恒应力幅的要求。疲劳曲线的测定疲劳曲线的测定33Mechanical Properties of Materi

28、alsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 旋转弯曲疲劳试验机旋转弯曲疲劳试验机旋转弯曲疲劳试验机旋转弯曲疲劳试验机34Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1.用升降法测定条件疲劳极限；2.用成组试验法测定高应力部分；3.将上述两试

29、验数据整理，并拟合成疲劳曲线。疲劳曲线的测试方法疲劳曲线的测试方法35Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统有效试样1313根以上，取3 35 5级应力水平。每级应力增量一般为的（35%）。vv第一根第一根第一根第一根试样应力水平略高于-1。vv第二根第二根第二根第二根根据试验结果而定。若第一根断裂，则降低应力35%；反之，升高35%。其余均以此处理。vv首次出现一对结果相反的数据首

30、次出现一对结果相反的数据首次出现一对结果相反的数据首次出现一对结果相反的数据，如在以后数据的应力波动范围内，可作为有效数据加以利用，否则舍去。v按公式计算-1（r=-1，N=107周次）。疲劳曲线的测定疲劳曲线的测定升降法测定疲劳极限升降法测定疲劳极限36Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统14203N图图 升降法示意图升降法示意图应力增量应力增量 试样断裂试样断裂 试样通过试样通

31、过12103411514768161213159升降法测定疲劳极限升降法测定疲劳极限37Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统取3 34 4级较高应力水平，每级应力应力水平下，测定5 5根左右试样的数据，然后进行数据处理，计算中值（存活率为50）疲劳寿命。高应力成组测定高应力成组测定38Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai

32、Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统将升降法测得的-1作为SN曲线的最低应力水平点，与成组试验法的测定结果拟合成直线或曲线，即得存活率50的中值SN曲线。图图 某种铝合金的疲劳曲线某种铝合金的疲劳曲线成组法测得的试验点成组法测得的试验点 升降法测得的试验点升降法测得的试验点Nr=0.1疲劳曲线的测定疲劳曲线的测定39Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队

33、在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统同一材料在不同应力状态下测得的疲劳极限不相同，但是它们之间存在一定的联系。根据试验确定，对称弯曲疲劳极限(-1)与对称拉压(-1p)、扭转（-1）疲劳极限之间存在下列关系：钢：-1p=0.85-1铸铁：-1p=0.65-1，-1=0.8-1铜及轻合金：-1=0.55-1 不同应力状态下的疲劳极限不同应力状态下的疲劳极限40Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多

34、少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 钢的疲劳极限钢的疲劳极限-1-1与抗拉强度与抗拉强度b b的关系的关系-1/b=0.5-1/b=0.3-1/b=0.24Kt=1.62.1碳钢碳钢低碳合金钢低碳合金钢中碳合金钢中碳合金钢100300500700900-1/MPa2006001000140018002200b/MPa2006001000140018002200b/MPavb较低时，较低时，-1=0.5bvb较高时，发生偏移。由于较高时，发生偏移。由于强度升高，塑性和韧性下降，强度升高，塑性和韧性下降，裂纹易于形成和扩展。裂纹易于形成和扩展。v金属材料的抗拉强度

35、越大，疲金属材料的抗拉强度越大，疲劳极限也越大。劳极限也越大。v中、低强度钢，疲劳极限与抗中、低强度钢，疲劳极限与抗拉强度之间大体呈线性关系。拉强度之间大体呈线性关系。疲劳极限与静强度间的关系疲劳极限与静强度间的关系41Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统屈强比s/b对疲劳极限也有一定的影响，建议用下面经验公式计算：结构钢：-1p=0.23(s+b)-1=0.27(s+b)铸铁：-

36、1p=0.4b-1=0.45b 铝合金：-1p=b/6+7.5MPa-1=b/6-7.5MPa青铜：-1=0.21b疲劳极限与静强度间的关系疲劳极限与静强度间的关系42Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统很多机件在不对称循环载荷下工作，所以需要测定材料的不对称循环疲劳极限。通常用工程作图工程作图法法，由疲劳图求得各种不对称循环的疲劳极限。疲劳图疲劳图疲劳图疲劳图是各种循环疲劳极限的

37、集合图，也是疲劳曲线的另一种表达形式。5.2.2 疲劳图和不对称循环疲劳极限43Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.2.2 疲劳图和不对称循环疲劳极限图图 不同应力比的疲劳曲线不同应力比的疲劳曲线疲劳极限随应力比疲劳极限随应力比r r的增的增大而升高。可根据平均大而升高。可根据平均应力对疲劳极限的影响应力对疲劳极限的影响规律建立疲劳图，根据规律建立疲劳图，根据不同的作图方法，有

38、两不同的作图方法，有两种疲劳图。种疲劳图。vva a a a-m m m m疲劳图疲劳图疲劳图疲劳图vvmax(min)-mmax(min)-mmax(min)-mmax(min)-m疲劳疲劳疲劳疲劳图图图图r=0.30.3015.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能44Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 a a-m m疲劳图疲劳图amABECD-

39、1bO45m=0,r=-1,a=-1m=b,r=1,a=0r=0,a=?,m=?,0=?Fa-m疲劳图疲劳图45Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统ABC曲线也可用数学解析式表示，常用的公式有：Gerber公式:Goodman公式:Soderberg公式:a-m疲劳图疲劳图46Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Inst

40、itute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 maxmax(minmin)-)-a a疲劳图疲劳图max (min)ABECO-1bH0-1b45mr=0,0=?max(min)-m疲劳图47Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统习题148Mechanical Propertie

41、s of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统49Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图 塑性材料的塑性材料的maxmax(minmin)-)-m m疲劳图疲劳图maxABCO4555minPRQm00.2塑性材料m

42、ax(min)-m疲劳图50Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统问题：问题：零件常短时在高于疲劳极限情况下工作，机件偶然过载偶然过载运行对疲劳寿命会不会降低？解决：解决：通常用过负荷损害界过负荷损害界来衡量偶然超过疲劳极限运行对疲劳寿命的影响。5.2.3 抗疲劳过载能力5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能51Mechanical Properties

43、 of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统过载损伤界5.2.3 抗疲劳过载能力max-1过载损伤界过载损伤界过载持久值线过载持久值线lgNlgN0过载损伤区过载损伤区高于高于-1-1的应力下进行疲劳试的应力下进行疲劳试验，经过验，经过N N周次后，再在疲劳极周次后，再在疲劳极限的应力下运转，看是否影响限的应力下运转，看是否影响疲劳寿命疲劳寿命N N0 0。acb各应力水平下发生疲劳断裂的各应力水平下发生疲劳断裂的应力循环周次称应

44、力循环周次称过载持久值过载持久值5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能52Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳过载损伤的原因疲劳过载损伤可用金属内部的“非扩展裂纹非扩展裂纹”来解释。材料内部存在裂纹，能经受无限次应力循环而不断裂，指在该应力下裂纹是非扩展的。当过载运转到一定循环周次后，疲劳损伤形成的裂纹尺寸超过在疲劳极限应力下“非扩展裂纹”尺寸，则

45、在以后的疲劳极限应力下再运转，裂纹将继续扩展，使之在小于的循环次数下就发生疲劳，说明过载已造成了损伤。5.2.3 抗疲劳过载能力5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能53Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳过载损伤的原因当在低过载下（应力循环周次又不足），累积损伤造成的裂纹长度小于在应力下的“非扩展裂纹”尺寸时，裂纹就不会扩展，这时过载对材料不造成

46、疲劳损伤。因此，过载损伤界就是在不同过载应力下，损伤累因此，过载损伤界就是在不同过载应力下，损伤累积造成的裂纹尺寸达到或超过应力的积造成的裂纹尺寸达到或超过应力的“非扩展裂纹非扩展裂纹”尺寸的循环次数。尺寸的循环次数。5.2.3 抗疲劳过载能力5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能54Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统问题：问题：机件常带有台阶、拐角

47、、链槽、油孔、螺纹等结构，它们类似于缺口作用，造成该区域的应力集中，因而会缩短机件疲劳寿命，降低材料疲劳强度。5.2.4 疲劳缺口敏感度5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能55Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳敏感度疲劳敏感度金属材料在交变载荷作用下的缺口敏感性，常用疲劳缺口敏感度qf评定:5.2.4 疲劳缺口敏感度理论应力集中系数理论应力集中

48、系数 疲劳缺口系数疲劳缺口系数 5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能56Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳敏感度疲劳敏感度出现两者极端情况vKfKt，即缺口试样疲劳过程中应力分布与弹性状态完全一样，没有发生应力重新分布，这时缺口降低疲劳极限最严重。vKf1，即缺口不降低疲劳极限，说明疲劳过程中应力产生了很大的重分布，应力集中效应完全被消除，qf

49、=0，材料的疲劳缺口敏感性最小。5.2.4 疲劳缺口敏感度5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能57Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统疲劳敏感度疲劳敏感度qf值能反映在疲劳过程中材料发生应力重新分布，降低应力集中的能力。由于一般材料-1N低于-1，即Kf大于1，故qf通常值在01范围内变化。5.2.4 疲劳缺口敏感度5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳

50、力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能58Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of Technology篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统q qf f的影响因素的影响因素v钢种v疲劳类型高周疲劳和低周疲劳v强度（硬度）v缺口形状5.2.4 疲劳缺口敏感度5.2 5.2 疲劳曲线及基本疲劳力学性能疲劳曲线及基本疲劳力学性能59Mechanical Properties of MaterialsFu BinShanghai Institute of