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二、疲勞及疲勞壽命

1、靜應(yīng)力：靜應(yīng)力就是應(yīng)力的大小和方向不隨時(shí)間而改變。

2、交變應(yīng)力：它是指應(yīng)力的大小和方向隨時(shí)間呈周期性的變化的應(yīng)力。

3、疲勞壽命：材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)數(shù)稱為疲勞壽命。

三、疲勞壽命曲線

1、疲勞壽命曲線：就是 S-N曲線

(1)種類：應(yīng)力—壽命曲線(σ—N曲線)，應(yīng)變—壽命曲線(δ—N曲線)。

(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：

(8-7)

式中：m、C——材料常數(shù)。

2、小結(jié)：

(1)水平起始點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值 叫做疲勞極限。

①疲勞極限：是可以承受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)而不會(huì)發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。

②疲勞極限比材料靜強(qiáng)度極限要低得多。

(2)疲勞極限的數(shù)值不僅和材料有關(guān)，還和循環(huán)特征有關(guān)，對(duì)稱循環(huán)條件下，最容易發(fā)生疲勞破壞，相應(yīng)的疲勞極限值最低，脈動(dòng)循環(huán)好一點(diǎn)，所以，對(duì)一種材料的疲勞極限通常用 表示，r這個(gè)下標(biāo)代表循環(huán)特征，具體來(lái)說(shuō)，對(duì)稱循環(huán)時(shí)，材料的疲勞極限用 表示，而脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，材料的疲勞極限用 表示。

(3)對(duì)應(yīng) M 點(diǎn)的橫坐標(biāo)叫做循環(huán)基數(shù)，用符號(hào)N0來(lái)表示，N0一般是107，也就是1000萬(wàn)，但是對(duì)于具體的材料、具體的循環(huán)特征，N0有所不同。

①N0將S—N曲線分成兩部分。在N0點(diǎn)右邊的部分，是無(wú)限壽命區(qū)，如果承受的應(yīng)力小于疲勞極限，試件就可以承受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞;

②M點(diǎn)左邊的區(qū)域?yàn)橛邢迚勖鼌^(qū)，又稱為條件疲勞極限，即當(dāng)材料所承受的最大應(yīng)力大于它的疲勞極限時(shí)，只能承受有限次應(yīng)力循環(huán)，而不能是無(wú)限次。

③N 低于104～105時(shí)對(duì)應(yīng)的有限壽命區(qū)稱為低周疲勞區(qū)。

④在有限壽命區(qū)，應(yīng)力和循環(huán)次數(shù)的關(guān)系用方程 來(lái)表示。

[例4]某標(biāo)準(zhǔn)試件，已知 =300兆帕，N 0=107，m=9。試計(jì)算在對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力 =500兆帕和 =260兆帕作用下的疲勞壽命。

(1)在對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力 作用下的疲勞壽命。

答：略

(2)答：

低于疲勞極限，在無(wú)限壽命區(qū)，零件的壽命是無(wú)限的。

四、循環(huán)應(yīng)力的特性

循環(huán)應(yīng)力的特性用最小應(yīng)力 與最大應(yīng)力 的比值 表示， 稱為循環(huán)特性。

r=- 1，稱之為對(duì)稱循環(huán)

r=0，稱之為脈動(dòng)循環(huán)

r=1，稱之為靜應(yīng)力

1、對(duì)稱循環(huán)的特點(diǎn)：

(1)循環(huán)特征r等于-1;

(2)最大應(yīng)力和最小應(yīng)力大小相等，符號(hào)相反;

(3)平均應(yīng)力等于0;

2、脈動(dòng)循環(huán)的特點(diǎn)：

(1)循環(huán)特征r等于0;

(2)應(yīng)力幅等于平均應(yīng)力，都等于二分之一最大應(yīng)力;

(3)最小應(yīng)力等于0。

3、靜應(yīng)力特點(diǎn)：

(1)最大應(yīng)力等于最小應(yīng)力，等于平均應(yīng)力;

(2)應(yīng)力幅等于0;

(3)循環(huán)特征r等于+1。

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