材料弯曲疲劳极限
疲劳极限 屈服强度的一半
疲劳极限屈服强度的一半全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：疲劳极限是指在一定条件下，材料或构件所能承受的循环荷载或应力的最大次数或周期数。
当材料或构件在循环载荷下经过多次加载和卸载后，会出现疲劳破坏现象，即疲劳断裂。
疲劳极限是用来描述材料或构件在循环荷载作用下的抗疲劳性能的一个重要参数。
疲劳极限和屈服强度是材料力学性能的重要指标，二者之间存在一定的关系。
疲劳极限通常为屈服强度的一半左右，即疲劳极限约为材料的屈服强度的50%左右。
这个比例并非是固定不变的，不同材料、不同应力状态下，疲劳极限和屈服强度之间的关系可能有所不同。
但一般来说，疲劳极限通常低于屈服强度，这意味着材料在受到循环载荷作用时，其抗疲劳性能要弱于其抗静态荷载性能。
为什么疲劳极限与屈服强度之间存在这样的关系？这涉及到材料在疲劳破坏过程中的一些特点和机制。
疲劳破坏是一个复杂的过程，通常包括裂纹萌生、裂纹扩展和最终破裂三个阶段。
在循环载荷下，材料表面或内部会产生微小的裂纹，经过多次加载和卸载，这些裂纹会逐渐扩展，最终导致材料的疲劳破坏。
而材料的屈服强度则是描述材料在静态加载条件下的抗拉伸或抗压性能，与疲劳破坏的机制有一定差异。
疲劳极限一般低于屈服强度的原因之一是材料在循环载荷下会产生应力集中的现象，使得材料局部受到更大的应力，容易产生裂纹。
在循环载荷下，材料表面会出现疲劳损伤和氧化等情况，进一步降低了材料的抗疲劳性能。
而在静态加载条件下，材料的受力状态相对均匀，且时间较短，不容易发生应力集中和损伤，因此屈服强度通常高于疲劳极限。
疲劳极限与屈服强度之间的关系对于工程设计和材料选择具有重要意义。
在工程设计中，需要考虑材料在疲劳加载条件下的性能，以确保构件在实际使用中能够具有足够的寿命和可靠性。
选择合适的材料和合理的设计方案，可以有效提高构件的抗疲劳性能，延长其使用寿命。
疲劳极限和屈服强度是描述材料在不同加载条件下性能的重要参数，二者之间存在一定的关系，疲劳极限通常为屈服强度的一半左右。
金属材料疲劳极限的估算
表 2 结构钢材料的 σr 计算值与实验值比较 Tab. 2 Contrast calculation value of structural steel material σr with experiment test
表 2 列出了几种结构钢材料 r = 0. 1 及 r = 0. 3时的实验值与计算值的比较. 其中 ,σr 的计算 值由式 (3) 获得 ,式 (3) 所用 σ- 1 由式 (1) 计算得 到 ,实验数据来自文献[ 7 ] , Kt 为理论应力集中系
数. 由表 2 可以看出 ,计算值一般比实验值要小 ,
面的研究 1
第 4 期 李海梅等 金属材料疲劳极限的估算 27
计和测试中常用的经验公式有两种[4 ] .
指数函数表达式 :
lg N = A + Blgσ;
(1)
三参数幂函数表达式 :
σ= A + B / Nα.
(2)
三参数幂函数表达式能较好地描述 S - N 曲
材料
16Mn 热轧 45 调质 40Cr 调质
40CrNiMo 调质 60Si2Mn 淬火 后中温回火
表 1 几种金属材料 σ- 1的计算值与实验值[7]的比较 Tab. 1 Contrast calculation value of some metal materialσ- 1 with experiment test
2002 年 12月 第 23 卷 第 4 期
郑州大学学报 (工学版) Journal of Zhengzhou University ( Engineering Science)
常用的金属材料疲劳极限试验方法
常用的金属材料疲劳极限试验方法疲劳试验可以预测材料或构件在交变载荷作用下的疲劳强度，一般该类试验周期较长，所需设备比较复杂，但是由于一般的力学试验如静力拉伸、硬度和冲击试验，都不能够提供材料在反复交变载荷作用下的性能，因此对于重要的零构件进行疲劳试验是必须的。
MTS 810金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法、升降法、高频振动试验法、超声疲劳试验法、红外热像技术疲劳试验方法等。
单点疲劳试验法适用于金属材料构件在室温、高温或腐蚀空气中旋转弯曲载荷条件下服役的情况。
该种方法在试样数量受限制的情况下，可近似测定疲劳曲线并粗略估计疲劳极限。
试验所需的疲劳试验机一般为弯曲疲劳试验机和拉压试验机。
升降法疲劳试验升降法疲劳试验是获得金属材料或结构疲劳极限的一种比较常用而又精确的方法，在常规疲劳试验方法测定疲劳强度的基础上或在指定寿命的材料或结构的疲劳强度无法通过试验直接测定的情况下，一般采用升降法疲劳试验间接测定疲劳强度。
主要用于测定中、长寿命区材料或结构疲劳强度的随机特性。
所需试验机一般为拉压疲劳试验机。
高频振动疲劳试验法常规疲劳试验中交变载荷的频率一般低于200Hz，无法精确测得一些零件在高频环境状态下的疲劳损伤。
高频振动试验利用试验器材产生含有循环载荷频率为1000Hz左右特性的交变惯性力作用于疲劳试样上，可以满足在高频、低幅、高循环环境条件下服役金属材料的疲劳性能研究。
高频振动试验主要用于军民机械工程的需要。
试验装置通常包括：控制仪、电荷适配器、功率放大器、加速度计、振动台等。
超声法疲劳试验超声法疲劳试验是一种加速共振式的疲劳试验方法，其测试频率（20kHz）远远超过常规疲劳测试频率（小于200Hz）。
超声疲劳试验可以在不同载荷特征、不同环境和温度等条件下进行，为疲劳研究提供了一个很好的手段。
嘉峪检测网提醒超声疲劳试验一般用于超高周疲劳试验，主要针对10^9以上周次疲劳试验。
高周疲劳时，材料宏观上主要表现为弹性的，所以在损伤本构关系中采用应力、应变等参量的弹性关系处理，而不涉及微塑性。
弯曲疲劳极限
弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限是材料力学领域中的一个重要概念，它是指材料在不断循环加载及卸载的情况下，最后发生断裂的最大应力之大小。
这个概念对于设计和工程师来说至关重要，因为它可以帮助他们了解材料强度的极限以及使用寿命。
弯曲疲劳极限是由很多因素影响的。
例如，在承受弯曲应力时，材料的化学成分、晶体结构、晶体缺陷、材料的工艺过程、热处理等等因素都会影响它的弯曲疲劳极限。
这些因素可能会导致材料的组织结构不均匀或者导致材料的表面出现裂痕，这些因素会同时影响材料的疲劳性能。
材料在不断循环加载和卸载中，如果受到应力的作用，就会发生弯曲。
这种弯曲可能会使材料内部出现应变。
当循环次数增加时，弯曲应力和应变也会随之增加。
材料在相同的应力和应变下，当循环次数增加时，就会发生疲劳，直到最终断裂。
弯曲疲劳极限的测量通常通过在实验室中对所研究的材料进行弯曲测试来进行。
在这个测试过程中，材料通常会在一个特定的位移下弯曲。
这个位移会一直持续下去，直到材料的断裂。
在测试的过程中，会通过不断增加载荷数量和频率来测试材料的弯曲疲劳极限。
这些数据可以用图表的形式表示出来，经过统计分析，可以得出材料的弯曲疲劳极限。
材料的弯曲疲劳极限一般会用数学模型来进行描述。
其中一个最常用的模型是S-N模型，S代表弯曲应力，N代表循环次数。
这个模型通常会用一条曲线来描述材料弯曲疲劳极限的值。
曲线的形状和斜率与材料组成和结构有关。
同时就算相同的材料批次，不同的制造过程和不同的拉伸角度会给测量带来不同的结果。
设计时必须考虑弯曲疲劳极限。
弯曲疲劳极限是一个材料可以承受的最大弯曲应力，而且用循环次数来确定该强度。
在设计中，必须保证设计使用的材料的弯曲疲劳极限符合必要的规范和准则。
在使用材料时，必须要监测其疲劳状况，以便预测材料的使用寿命和维修周期。
同时，在材料使用过程中，材料的组织结构也会随着时间的推移而发生变化，以至于材料的弯曲疲劳极限也可能会随着时间的推移而发生变化。
机械设计总论及螺纹连接-答案
《机械设计》作业一 —— 机械设计总论及螺纹连接姓名班级学号成绩一、填空题1、若一零件的应力循环特性r=+0.5，σa =70N/mm 2，则此时σm 为210N/ mm 2，σmax 为280 N/mm 2，σmin 为140 N/mm 2。
2、材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1 =300N/mm 2，循环基数N 0=106，寿命指数m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限 σ-1N =387.5N/mm 2。
3、在变应力工况下，机械零件的损坏将是疲劳断裂，这种损坏的断面包括光滑区和粗糙区。
4、机械零件常见的失效形式有整体断裂、过大的残余变形、表面破坏、正常工作条件的破坏。
5、螺纹的公称直径是指螺纹的___大径__。
6、粗牙螺纹的定义是_同一螺纹公称直径下螺距最大的那种规格的螺纹。
7、螺纹的升角是指螺纹中径处的升角,拧紧螺母时效率公式为)(v tg tg ρψψη+=。
8、在螺纹连接中，当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔、采用普通螺栓连接时，往往采用_____螺钉___连接或双头螺柱连接。
9、三角形螺纹主要用于联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。
10、螺纹连接常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏防松。
11、螺纹连接的拧紧力矩包括克服螺纹副相对转动的阻力矩和螺母与被联接件支承面间的摩擦阻力矩。
12、计算螺栓强度时用螺栓的小径，分析螺纹的受力时用螺栓的中径。
13、仅承受预紧力的是紧螺栓连接强度计算时，螺栓危险截面上有拉伸和扭转载荷联合作用。
因此，在截面上有拉应力和剪应力。
14、采用经机械加工制成的凸台或沉头座孔做为螺栓与螺母接触的支承面是为了避免螺栓受到偏心载荷。
15、螺栓强度等级标记6.6级，6⨯6⨯10=360MPa表示材料的屈服强度；螺母强度等级标记8级，8⨯100=800MPa表示材料的抗拉强度。
16、对于重要的联接不宜用小于M12-M16的螺栓主要是因为避免预紧时拧断螺栓。
§3-1 材料的疲劳特性.
通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是 导致低应力断裂的内在原因。
对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方 面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统 的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。 断裂力学——是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和 变形规律的学科。准确的说，上述裂纹是指宏观裂纹，即用肉眼或低倍 显微镜能看得见的裂纹。工程中常认为裂纹尺寸大于0.1mm,就称为宏 观裂纹。断裂力学建立了构件的裂纹尺寸、工作应力以及材料抵抗裂纹 扩展能力三者之间的定量关系。
z r s
m s rN N s rm N 0 C
s rN s r （N N D )
有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：
s rN s
m N0 r Nr
K Ns r
式中， sr、N0及m的值由材料试验确定。KN寿命系数.
三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）
材料的疲劳特性
不同应力比时材料的疲劳极限也不相同，可用极限应力线图表示。
第三章 机械零件的强度
§3-1 材料的疲劳特性
§3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-3 机械零件的抗断裂强度 §3-4 机械零件的接触强度
材料的疲劳特性
二、 s－N疲劳曲线 疲劳极限：应力循环特性r一定时，应力经 过N次循环而材料不发生疲劳破坏的最大应 力。 r一定时，极限应力与应力循环次数的关系 曲线称为疲劳曲线。
二、 材料的疲劳曲线
材料的疲劳特性
材料的疲劳特性
疲劳曲线
机械零件的疲劳大多发生在s－N曲线的 CD段，可用下式描述：
m s rN N C ( NC N ND ) D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着 无限寿命区其方程为：
齿轮弯曲疲劳强度计算公式
齿轮弯曲疲劳强度计算公式齿轮弯曲疲劳强度计算公式如下：
Wf = Kf*Yf*Zf*St*J*JL
其中，
Wf：齿轮弯曲疲劳强度，单位为牛/m^2
Kf：载荷系数或安全系数
Yf：应力调整系数
Zf：几何尺寸系数
St：材料疲劳极限强度
J：齿数弯曲系数
JL：载荷系数
其中，载荷系数或安全系数Kf和应力调整系数Yf可以根据不同材料和设计要求进行选择；几何尺寸系数Zf和齿数弯曲系数J也可以通过相关计算公式得出；材料疲劳极限强度St需要根据实验数据或相关标准进行确定；载荷系数JL需要
根据齿轮的实际工作条件进行选择。
材料的疲劳特
减载槽
济性后，采用具有高疲劳强度的材料，并配以适当的热处理和各种
表面强化处理。
适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工 质量，必要时表面作适当的防护处理。
尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延 长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。
机械零件的抗断裂强度
力点M或N。
相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线
上的某一个点所代表的应力(s m ,s a ) 。
计算安全系数及疲劳强度条件为：
Sca
s m ax s max
s m s a sm sa
S
根据零件工作时所受的约束来确定应力可能发生的变化规律，从而决定
以哪一个点来表示极限应力。
机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种：
用A'Ｇ'C折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。
A'Ｇ'直线的方程为： s 1 s a ss m
CＧ'直线的方程为：
s a s m s s
σ为试件受循环弯曲应力时的材 料常数，其值由试验及下式决定：
s
2s 1 s 0 s0
对于碳钢，σ≈0.1~0.2，对于合金钢，σ≈0.2~0.3。
s
m rN
N
C ( N C
N
ND)
D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着
无限寿命区其方程为：
s rN s r （N ND )
由于ND很大，所以在作疲劳试验时，常 规定一个循环次数N0(称为循环基数)，用N0
s－N疲劳曲线
及其相对应的疲劳极限σr来近似代表ND和 σr∞，于是有：
s
m rN
N
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材料弯曲疲劳极限
材料弯曲疲劳极限是指材料在受到反复弯曲加载作用下，出现疲劳断裂的最大应力或应变值。
疲劳断裂是指材料在受到周期性或反复加载作用下，由于应力集中、裂纹扩展等原因而发生的断裂现象。
材料弯曲疲劳极限的研究对于工程结构的设计和使用具有重要意义。
材料的弯曲疲劳极限与其力学性能、化学成分、显微组织等因素密切相关。
一般来说，材料的弯曲疲劳极限与其屈服强度、延伸率、硬度等力学性能有关。
在相同的应力水平下，屈服强度高的材料具有较高的弯曲疲劳极限。
此外，化学成分也会对材料的弯曲疲劳极限产生影响。
例如，添加一定量的合金元素可以提高材料的强度和硬度，从而提高其弯曲疲劳极限。
显微组织对于材料的弯曲疲劳极限也起着重要作用。
晶粒尺寸、晶界分布、析出相等因素都会影响材料的弯曲疲劳极限。
材料的弯曲疲劳极限可以通过实验方法进行测定。
常用的方法包括弯曲疲劳试验和旋转弯曲疲劳试验。
在弯曲疲劳试验中，通常采用标准试样进行加载，通过记录载荷与位移或应变之间的关系，可以得到材料的弯曲疲劳曲线。
通过分析该曲线，可以确定材料的弯曲疲劳极限。
旋转弯曲疲劳试验是一种更加接近实际工况的试验方法，它模拟了材料在实际使用中所受到的旋转弯曲加载作用。
在实际工程中，为了确保结构的安全可靠性，需要对材料的弯曲疲劳极限进行评估和预测。
常用的方法包括基于应力幅-寿命曲线的评估方法和基于损伤累积理论的预测方法。
前者通过实验获得应力幅-寿命曲线，然后根据实际工况下的应力幅来确定材料的寿命。
后者则通过对损伤参数进行监测和分析，根据损伤累积理论来预测材料的寿命。
为了提高材料的弯曲疲劳极限，可以采取一系列措施。
首先，可以通过优化材料的化学成分和显微组织来提高其力学性能。
其次，可以采用热处理、表面处理等工艺措施来改善材料的强度和硬度。
此外，在设计结构时，应合理选择材料的截面形状和尺寸，避免应力集中现象的发生。
总之，材料的弯曲疲劳极限是评估材料在受到反复弯曲加载作用下抵抗断裂能力的重要指标。
通过对材料的力学性能、化学成分和显微组织等因素进行优化，并采取合理的工艺措施和结构设计，可以提高材料的弯曲疲劳极限，从而确保工程结构的安全可靠性。