影响构件疲劳极限的主要因素.
材料力学复习题
理工学院材料力学复习一、选择题：1、应用拉压正应力公式AN =σ的条件是 B 。
A ．应力小于比例极限； B ．外力的合力沿杆的轴线；C ．应力小于弹性极限；D ．应力小于屈服极限。
2、等截面直梁在弯曲变形时，挠曲线的最大曲率发生在 D 。
A ．挠度最大；B ．转角最大；C ．中性轴；D ．弯矩最大。
3、当受力构件的最大工作应力 B 构件的持久极限时，通常构件就不会发生疲劳破坏现象。
A ．高于；B ．低于；C ．等于D ．全不对。
4．各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（ D ）A ．应力B ．变形C ．位移D ．力学性质 5．关于截面法下列叙述中正确的是（C ）A ．截面法是分析杆件变形的基本方法B ．截面法是分析杆件应力的基本方法C ．截面法是分析杆件内力的基本方法D ．截面法是分析杆件内力与应力关系的基本方法6．直径和长度相同而材料不同的圆轴，在相同扭矩作用下，它们的（A ）A ．最大切应力相同，而扭转角不同B ．最大切应力相同，扭转角也相同C ．最大切应力不同，而扭转角相同D ．最大切应力不同，扭转角也不同7．梁在弯曲变形时，其中性层的曲率（B ）A ．与弯矩成反比，与抗弯刚度成正比B ．与弯矩成正比，与抗弯刚度成反比C ．与弯矩及抗弯刚度均成正比D ．与弯矩及抗弯刚度均成反比 8．在下列关于梁转角的说法中，错误的是（ B ）A ．转角是横截面绕中性轴转过的角度B ．转角是横截面绕梁轴线转过的角度C ．转角变形前后同一横截面间的夹角D ．转角是挠曲线之切线与轴向坐标轴间的夹角9．某机轴为Q235钢制，工作时发生弯扭组合变形。
对其进行强度计算时，宜采用（ C ）A ．第一或第二强度理论B ．第二或第三强度理论C ．第三或第四强度理论D ．第一或第四强度理论 10．下列关于压杆临界应力σlj 与柔度λ的叙述中正确的是（ A ）A ．σlj 值一般随λ值增大而减小B ．σlj 随λ值增大而增大C ．对于中长杆，σlj 与λ无关D ．对于短杆，采用公式σlj=22λπE 计算σlj 偏于安全 11．影响构件疲劳强度的三个主要因素是：构件的（D ）A ．外形、尺寸大小、残余应力B ．残余应力、尺寸大小、表面加工质量C ．外形、残余应力、表面加工质量D ．外形、尺寸大小、表面加工质量12、下列四种材料中， C 不可应用各向同性假设。
工程力学下题库
工程力学题库一、填空题（每空1分，共57分）（难度A）第八章轴向拉伸和压缩1. "强度"是构件在外力作用下____________ 的能力。
2. 通常，各种工程材料的许用切应力[T不大于其____________ 切应力。
3. 在材料力学中，对可变形固体的性质所作的基本假设是假设、___________________ 设和 ______________ 假设。
4. 衡量材料强度的两个重要指标是_______________ 和_____________________ 。
5. 由于铸铁等脆性材料的很低，因此，不宜作为承拉零件的材料。
6. 在圆轴的台肩或切槽等部位，常增设_____________________ 结构，以减小应力集中。
7. 消除或改善是提高构件疲劳强度的主要措施。
第九章剪切与扭转1. 应用扭转强度条件，可以解决_______________________ 、 _____________________ 和_____________ _____ —等三类强度计算问题。
2. 在计算梁的内力时，当梁的长度大于横截面尺寸____________ 倍以上时，可将剪力略去不计。
3. 若两构件在弹性范围内切应变相同，则切变模量G值较大者的切应力较______________ 。
4. 衡量梁弯曲变形的基本参数是___________________ 和________________________ 。
5. 圆轴扭转变形时的大小是___________________________________ 用来度量的。
6. 受剪切构件的剪切面总是___________ 于外力作用线。
7. 提高圆轴扭转强度的主要措施：______________________ 和__________________ 。
8. 如图所示拉杆头为正方形，杆体是直径为d圆柱形。
1. 作用在梁上的载荷通常可以简化为以下三种类型：___________ 、2. 按照支座对梁的约束情况，通常将支座简化为三种形式：______3. 根据梁的支承情况，一般可把梁简化为以下三种基本形式：____4. ___________________________ 对梁的变形有两种假设：、______________________________________ 。
习题(-材料力学部分)
3、某传动轴如图示，齿轮2为主动轮，齿轮1消耗功率为1.5KW，齿轮3消耗的功率为5.8KW，轴的转速为230转/分，材料为A3号钢，G=80GPa, =1.50/m。试设计轴的直径。
B.采用实心截面。
C.采用抗弯截面模量与截面积之比尽可能大的截面。
D.将尽可能多的材料放置在中心轴附近。
23.一铸铁简支梁受力如图所示，当其横截面分别按图示（a）、（b）两种情况放置，则梁的（）。
A.强度相同，刚度不同B.强度不同，刚度相同
24.某机轴材料为45号钢，工作时发生弯扭组合变形，对其进行强度计算时，宜采用( )强度理论。
6、图示圆截面悬臂梁,受力如图示.
（1）试指出危险截面和危险点的位置？
（2）并画出危险点应力状态单元体.
7．试用单元体表示图示圆截面杆表面 点的应力状态，已知杆的直径为 。
8.图示矩形截面悬臂梁,在B截面上分别受水平力P及铅垂力P的作用，试指出危险截面和危险点的位置？
9．在设计图示细长压杆时，有正方形和圆形两种截面可供选择，它们的面积相同。试判断哪种截面的稳定性好？
22.圆轴弯扭组合变形时，除轴心外，各点处的三个主应力σ1，σ2，σ3中，等于零的主应力是____________。
23、压杆的柔度，综合反映了影响压杆稳定性的因素有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。
24、交变应力作用下，影响构件疲劳极限的主要因素有：构件的影响，构件的影响及构件_____________的影响。
A.σeB.σpC.σsD.σb
9、低碳钢试件扭转破坏是＿＿＿＿＿。
影响钢材疲劳强度的因素
影响钢材疲劳强度的因素来源：互联网 | 作者： | 2007-10-29| 编辑： admin一、工作条件1．载荷频率：在一定范围内可以提高疲劳强度；2．次载锻炼：低于疲劳极限的应力称为次载。
金属在低于疲劳极限的应力下先运转一定次数之后，则可以提高疲劳极限，这种次载荷强化作用称为次载锻炼。
这种现象可能是由于应力应变循环产生的硬化及局部应力集中松弛的结果。
3．温度：温度降低，疲劳强度升高，温度升高，疲劳强度降低。
4．腐蚀介质：具有腐蚀性的环境介质因使金属表面产生蚀坑缺陷，将会降低材料疲劳强度而产生腐蚀疲劳。
腐蚀疲劳曲线无水平线段．即不存在无限寿命的疲劳极限，只有条件疲劳极限。
二．表面状态及尺寸因素的影响1.应力集中：机件表面的缺口应力集中，往往是引起疲劳破坏的主要原因。
一般用Kt表示应力集中程度，用Kf和qf说明应力集中对疲劳强度的影响程度。
2.表面状态（1）表面粗糙度:愈低，材料的疲劳极限愈高；愈高，疲劳极限愈低。
材料强度愈高，表面粗糙度对疲劳极限的影响愈显著。
表面加工方法不同，所得到的粗糙度不同。
（2）抗拉强度:愈高的材料，加工方法对其疲劳极限的影响愈大。
因此，用高强度材料制造受循环载荷作用的机件时，其表面必须经过更加仔细的加工，不允许有刀痕、擦伤或者大的缺陷，否则会使疲劳极限显著降低。
3．尺寸因素：机件尺寸对按劳强度也有较大的影响，在弯曲、扭转载荷作用下其影响更大。
一般来说，随着机件尺寸的增大，其疲劳强度下降，这种现象称为疲劳强度尺寸效应。
其大小可用尺寸效应系数表示。
三．表面强化及残余应力的影响表面强化处理具有双重作用：提高表层强度；提供表层残余压应力，抵消一部分表层拉应力。
焊接工艺技术 2009年8月29日关键字：摘要: 为了提高焊接结构疲劳性能，通过试验比较了经超声冲击的X65管线钢对接接头试样和未经此处理的原始焊态对接接头试样疲劳强度及在同样应力范围下的疲劳寿命。
试验的统计结果表明，经过超声冲击处理的试样，其疲劳强度相对未冲击试样提高37。
第3章影响机械零件疲劳强度的因素
K f 1 12345
(3 3)
❖ 敏感系数法。世界通用的方法。利用理论应力集中系数Kt和疲劳缺口敏感系 数q来计算疲劳缺口系数。（比较重要的公式）
K f 1 q(Kt 1)
(3 4)
❖ 由于有缺口，使局部应力提高的倍数为Kt，使疲劳强度降低的倍数为Kf。
➢ 国外，通常把有效应力集中系数称为疲劳缺口系数，并常用Kf统一表示正应力和切 应力下的疲劳缺口系数。
❖ 有效应力集中系数(Kf)的其他叫法：疲劳缺口系数、疲劳强度降低系数。
确定有效应力集中系数Kf的方法
❖ 疲劳试验法。根据Kf的定义直接进行疲劳试验，得到相关的曲线（只适用于 一定的形状和材料）
q 1 1 a/r
q
1 1 0.6a / r
赵少卞和王忠保公式
赵少卞和王忠保等人用Q235A、16Mn35、45#、40Cr、60Si2Mn等钢材对疲 劳缺口系数进行了系统的实验研究，提出的计算疲劳缺口系数的简单的单参数计 算公式：
K
Kt 0.88 AQb
(3 8)
❖ 式中，A，b为与热处理方式有关的常数； Q为相对应力梯度。
➢ 1899年的古德曼直线
(3 17)
a 1(1 m / b )
(3 18)
➢ 1935年的索德贝尔格直线
a 1(1 m / s )
➢ 1950年的谢联先折线
(3 19)
1 R 0 时 a 1 m )
(3 20a)
R 0时
a
( 0
/
2)(1 '
)
'
m
)
疲劳计算影响因素
疲劳寿命分析方法——名义应力有限寿命设计法
有限寿命设计法仅仅保证机器在一定的使用期限内安全使用。它 允许零件的工作应力超过疲劳极限，重量可以比无限寿命法设计 的轻。像飞机、汽车等对重量有较高要求的产品，都使用这种设 计方法进行疲劳设计。
名义应力法以名义应力为设计参数，从材料的S-N曲线出发，考虑 各种因素影响，得出零件的S-N曲线，并根据零件的S-N曲线进行 疲劳设计。
疲劳累积损伤理论（线性）
Miner理论对三个问题的回答:
1、一个循环造成的损伤为
D= 1 N
式中N 是对应于当前载荷水平的疲劳寿命
2、等幅载荷下，n个循环造成的损伤为
D= n N
变幅载荷下，n个循环造成的损伤为
D
i 1 n
1 Ni
式中N i是对应于当前载荷水平Si的疲劳寿命
疲劳累积损伤理论（线性）
应力设计范围
e
1 m
k im ni e N i 1
式中： K ni N
i
为应力谱中不同应力范围的总数。 对应于应力范围 i 的应力循环次数。 设计寿命期间内所有应力范围下的循环数的总和。 第i级应力范围值。
线性累积损伤准则假定各应力幅出现的先后顺序不影响疲劳寿命
疲劳累积损伤理论（线性）
Palmgren-Miner （帕尔姆格伦-迈因那）
线性累积损伤理论系指在循环载荷作用下，疲劳损伤与载荷循环数 的关系是线性的，而且疲劳损伤可以线性累加，各个应力之间相 互独立和互不相关；当累加的损伤达到某一数值时，试件或构件 就发生疲劳破坏。线形累积损伤理论中最典型的理论是Miner— Palmgren理论，简称Miner理论。
疲劳分类
根据应力状态的不同可以分为：
材料力学练习题
材料力学练习题一、选择填空题1． 构件的强度是指_____ __ ，刚度是指____ ____，稳定性是指______ __。
A. 在外力作用下构件抵抗变形的能力； B ：在外力作用下构件抵抗破坏的能力；B. 在外力作用下构件保持其原有平衡形态的能力；2．对塑性材料，极限应力σ°= ；对脆性材料，极限应力σ°= 。
对于没有明显屈服阶段的塑性材料，通常用 作为材料的屈服极限。
3．通过低碳钢拉伸破坏试验，可测定的强度指标有： 和 ；塑性指标有 和 。
4．塑性材料经过冷作硬化处理后，它的比例极限 （提高、不变、降低），它的强度极限 （提高、不变、降低）。
5．图示销钉联结，销钉的切应力τ = ， 最大挤压应力σbs = 。
6． 连接件的剪切实用计算是以_____________假设为基础的.A ． 剪应力不超过材料的剪切比例极限； B. 剪切面为圆形或方形； C. 剪应力在剪切面上均匀分布； D. 剪切面大于挤压面。
7．设计铸铁梁时，宜采用中性轴为 的横截面。
A 对称轴B 靠近受拉边的非对称轴；C 靠近受压边的非对称轴D 任意轴 8．设计钢梁时，宜采用中性轴为 的横截面。
A 对称轴B 靠近受拉边的非对称轴；C 靠近受压边的非对称轴D 任意轴9. 某拉伸试件，标矩50=l mm ，直径10=d mm ，拉断后标矩长度变为631=l mm ，断口处最小直径71=d mm ，则此材料的伸长率=δ________；断面收缩率=ψ_______。
_________称为塑性材料，_________称为脆性材料。
10. 表面磨光的低碳钢试件拉伸到屈服阶段时，表面将出现与轴线大致成o45倾角的滑移线，因为拉伸时在与轴线成o45倾角的斜截面上，_______应力为最大值，可见屈服现象与最大______应力有关。
11．压杆失稳将在_________的纵向平面内发生。
A. 长度系数μ 最大； B.截面惯性半径 i 最小； C. 柔度 λ最大； D. 柔度 λ最小。
《工程力学(II)(材料)》在线考试课程考前辅导材料(新)
C.与压杆的长度大小以及柔度大小均有关；
D.与压杆的柔度大小和长度大小无关。
16. 在美国“9.11”事件中，恐怖分子的飞机撞击国贸大厦后，该大厦起火燃烧，然后坍塌。该大厦的破坏属于（A）。
A.强度破坏
B.刚度和稳定性破坏
C.物理和结构破坏
D.化学破坏
17. 各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（A）。
各向同性假设，认为材料沿各个方向的力学性能的相同的。
39. 材料力学中材料的三个弹性常数是什么？它们有何关系？
答案：材料的三个弹性常数是弹性模量E，剪切弹性模量G和泊松比 ，它们的关系是 。
40. 提高梁刚度的措施。
答案：1、增大梁的弯曲刚度EI。因为增大刚材的的E值并不容易，所以，只要增大I值，在截面面积不变的情况下，宜采用面积分布远离中性轴的截面形状，以增大截面的惯性矩，从而降低应力，提高弯曲刚度。2、调整跨长或改变结构，由于梁的挠度和转角值与其跨长的n次幂成正比，所以，缩短梁的跨长能显著减小位移值。或将静定结构增加支座使其变为超静定结构。
19. 直杆的两端固定，如图所示。当温度发生变化时，杆（C）。
A.横截面上的正应力为零，轴向应变不为零
B.纵截面上的正应力和轴向应变均不为零
C.横截面上的正应力不为零，轴向应变为零
D.横截面上的正应力和轴向应变均大于等于零
20. 构件要能够安全正常的工作，它必须要满足（D）。
A.强度、刚度条件
B.刚度条件、稳定性要求
A.力学性质；
B.化学性质；
C.变形；
D.相同的外力。
18. 材料的疲劳极限与构件的疲劳极限相比较，若两者的材料、变形形式和循环特征相同，而构件不作表面化处理，则(B)。
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1 d －大尺寸试样的疲劳极限
t
1 d
1
t 1
1 1
t 1 d
,t －尺寸因数
d 愈大,r 降低愈多 b 愈高,r 降低愈多
构件表面加工质量的影响
最大应力发生在构件表层，构件表面又常存在各种缺陷 ，故构件表面加工质量与表层状况对疲劳强度存在影对r 的影响愈显著
应尽量减小应力集中，特别对于高强度材料构件
增大圆角半径 减小相连杆段的横向尺寸的差别 将必要的孔与沟槽等配置在低应力区 采用凹槽与卸荷糟等
构件横截面尺寸的影响
试验：弯、扭疲劳极限随构件横截面尺寸增大而减小
§4 影响构件疲劳极限的主要因素
构件外形的影响 构件横截面尺寸的影响 构件表面加工质量的影响
构件外形的影响
应力集中促使疲劳裂纹的形成 ，对构件疲劳强度的影响很大
1 sc －存在应力集中试样的疲劳极限
1 －不存在应力集中试样的疲劳极限
K
1 1 ( 1 )sc
1 某种加工方法 1 1 磨削
－表面质量因数
表面加工质量愈低, r 降低愈多；b 愈高，加 工质量对r 的影响愈大 对于重要构件, 尤其存在应力集中的部位, 应特别 讲究表面加工方法, 愈采用高 b 材料, 愈重要 提高构件表层材料的强度、改善表层应力状况， 例如渗碳、渗氮、高频淬火、表层滚压与喷丸等