交变应力的名词解释
第十一章-交变应力p1
; ( σ min < σ max )
二、平均应力： 平均应力：
σ m=
t T
σ max +σ min
2
三、应力幅： 应力幅：
σ a=
σ max −σ min
2
四、几种特殊的交变应力： 几种特殊的交变应力： 1.对称循环：
σ σmax σm σmin σa
T t
σ min r= =− 1 σ max
≥ n 或nτ =
构件疲劳强度条件 nσ = K σ
τ −1 ετ β
Kτ
εσ β
τ a +ψ ττ m
≥n
(3)不屈服强度条件： 除满足疲劳强度条件外， 危险点 σ max 还应小于 σ s 如图LJ所示 一般对于r>0的情况，补 充静强度计算：
σs nσ = ≥ ns σ max
σa
σs L
A E
2 持久极限曲线的简化折线 将持久极限曲线简化为由A、 B、C三点确定的折线
ψ σ = tgγ = σ -1 − σ0
2
σa
A
γ
σ0
2
P′
C
σ0
σ0
2
σ -1
α
P (σ m，σ a )
2
σm
0
σb
B
AC上的点的坐标：σ ra = σ -1 −ψ σ σ rm
§11–4 疲劳强度计算
一、对称循环的疲劳容许应力: 对称循环的疲劳容许应力: 疲劳容许应力
σa=
σ max −σ min 561−537
2 = 2
=12MPa
σ m=
σ max +σ min 561+537
金属材料疲劳破坏的机理
一、名词解释1、交变应力：构件中一点应力随着时间变化而变化时，这种应力称为“交变应力”；2、疲劳：在交变应力作用下发生的破坏现象，称为“疲劳失效”或“疲劳破坏”，简称“疲劳”。
疲劳失效与静载作用下的强度失效，有着本质上的差别。
在交变应力作用下，材料的强度性能则不仅与材料有关，而且与应力变化情况、构件的形状和尺寸，以及表面加工质量等因素有着很大关系。
二、疲劳破坏特点1、破坏应力值远低于材料在静载下的强度指标。
2、构件在确定的应力水平下发生疲劳破坏需要一个过程，即需要一定量的应力交变次数。
3、构件在破坏前和破坏时都没有明显的塑性变形，即使在静载下塑性很的材料，也特呈现脆性断裂。
4、同一疲劳破坏断口，一般都明显的两个区域：光滑区域和颗粒区域。
三、疲劳破坏原因以多晶体金属为例，它由很多强弱不等的晶粒所组成，在晶粒边界上或夹杂物处，强度更弱。
在外力作用下，受力较大或强度较弱的晶粒以及晶粒边界上将出现错动的滑移带。
随着应力变化次数的增加，滑移加剧，滑移带变宽，最后沿滑移带裂开，形成裂纹。
这些最初形成的微裂大都是疲劳破坏的发源区，称为“疲劳源”。
再经过若干次应力交变之后，宏观裂纹继续扩展，致使构件截面削弱，类似在构件上作成尖锐的“切口”。
结果，在很低的名义应力（不考虑应力集中时算得的应力），水平下，构件便发生破坏。
裂纹的生成和扩展是一个复杂的过程，它与构件的外形、尺寸、应力交变的类型，以及构件所处的介质等因素有很大关系。
1、应力集中对疲劳极限的影响在构件上截面突变处，如阶梯轴的过渡段、开孔、切槽等处，会产生应力集中现象，即在这些局部区域内，应力有可能达到很高数值。
2、构件尺寸对疲劳极限的影响构件尺寸对疲劳极限有着明显的影响，这是疲劳强度问题与静载强度问题的重要差别之一。
实验结果表明，当构件横截面上的应力非均匀颁布时，构件尺寸越大，疲劳极限越低。
3、构件表面加工质量对疲劳极限的影响粗糙的机械加工，会在构件表面形成深浅不同的刻痕，这些刻痕本身就是初始裂纹。
第14章(交变应力)
一、交变应力的概念一次应力循环一次应力循环二、交变应力的循环特征max S 随时间作周期性变化的应力。
随时间作周期性变化的应力。
min S →maxS →循环特征或应力比循环特征或应力比平均应力平均应力应力幅应力幅min maxS r S =max min m 2S S S +=max min a 2S S S −=max m a S S S =+min m a S S S =−2.脉动循环1.对称循环1r =−m 0S =0r =m a max 12S S S ==r =−∞a m min 12S S S −==a max S S =3.静应力1r =max min m S S S ==a 0S =max minS S =−max 0S =min 0S =4.非对称循环5.恒幅交变应力1r ≠−若某点交变应力的最大值和最小值，在工作过程中始终保持不变。
若某点交变应力的最大值和最小值，在工作过程中始终保持不变。
6.变幅交变应力若某点交变应力的最大值和最小值，在工作过程中变化。
若某点交变应力的最大值和最小值，在工作过程中变化。
非对称循环非对称循环应力幅S a 的对称循环应力幅S a 的对称循环平均静应力S m 平均静应力S m =+构件在交变应力作用下发生的破坏。
构件在交变应力作用下发生的破坏。
一、疲劳失效疲劳失效断口明显地分为光滑区和粗糙区。
疲劳失效断口明显地分为光滑区和粗糙区。
构件在交变应力作用下突然断裂时，其最大应力远低于静载作用下的强度指标。
构件在交变应力作用下突然断裂时，其最大应力远低于静载作用下的强度指标。
构件在一定量的交变应力作用下破坏，需要经过一定量的应力循环。
构件在一定量的交变应力作用下破坏，需要经过一定量的应力循环。
塑性好的材料，在断裂前也没有明显的塑性变形，而呈脆性断裂破坏。
塑性好的材料，在断裂前也没有明显的塑性变形，而呈脆性断裂破坏。
光滑区粗糙区疲劳裂纹源的形成疲劳裂纹源的形成微观裂纹的扩展微观裂纹的扩展宏观裂纹的扩展至脆性断裂宏观裂纹的扩展至脆性断裂疲劳失效实质上是由于裂纹的形成和扩展造成的。
11交变应力
温度不变 3 21
312
初始弹性应变不变 T1T2 T3
T3 T2 T1
初应力越大，松弛旳初速率越大 温度越高，松弛旳初速率越大
四、冲击荷载下材料力学性能 ·冲击韧度·转变温度
温度降低，b增大，构造反而还发生低温脆断，原因何在？ 温度降低，b增大，但材料旳冲击韧性下降，且抗断裂能
力基本不变，所以，构造易发生低温脆断。
PP
P P
折铁丝
二、疲劳破坏旳发展过程: 材料在交变应力下旳破坏，习惯上称为疲劳破坏。
1.亚构造和显微构造发生变化，从而永久损伤形核。 2.产生微观裂纹。
3.微观裂纹长大并合并， 形成“主导”裂纹。
4.宏观主导裂纹稳定扩展。
5.构造失稳或完全断裂。
三、疲劳破坏旳特点:
1. 工作 jx 。
2.断裂发生要经过一定旳循环次数。
构件旳工作阶段不能超出稳定阶段！
破坏
阶段 E
不稳定 阶段
B A
稳定阶段
加速阶段 D
C
0
t O
材料旳蠕变曲线
4 3
2 1
温度不变 4 3 21
应力越高蠕变越快
T4 T3 T2
T1 应力不变 T1T2T3T4
温度越高蠕变越快
三、应力松弛： 在一定旳高温下，构件上旳总变形量不变时，弹性变形
会随时间旳增长而转变为塑性变形，从而使构件内旳应力变 小。这种现象称为应力松弛。
§11–4 构件持久限及其计算
一、构件持久限—r 0
r0 与 r 旳关系：
0 r
K
r
1. K —有效应力集中系数：
K
无应力集中的光滑试件的持久限
同尺寸有应力集中的试件的持久限
交变应力的定义
交变应力的定义以交变应力的定义为标题，本文将从概念、原因、测量和应用四个方面进行阐述，旨在全面解释交变应力的含义和重要性。
一、概念交变应力是材料受到交替作用力时所产生的应力。
在材料受到交变载荷作用时，由于载荷的周期性变化，材料内部会出现交替的应变变化，从而导致应力的交变。
交变应力是材料力学性能中的重要参数，对材料的疲劳寿命和强度有着重要影响。
二、原因交变应力的产生主要是由于材料受到交替作用力的影响。
在实际工程中，材料常常会受到交变载荷的作用，如机械零件的振动、风载、水流冲刷等。
这些外力的周期性作用导致材料内部应力和应变的周期性变化，从而形成交变应力。
三、测量为了准确测量交变应力，科学家们发展了多种方法和设备。
其中一种常用的方法是应变片法。
应变片是一种用于测量应变的薄片材料，在受到应力作用时，应变片会发生形变，通过测量形变的大小和方向，可以计算出应变的大小，从而间接得到交变应力的数值。
此外，还有一些电子设备，如应变计、应力计等，也可以用于测量交变应力。
四、应用交变应力在工程中具有广泛的应用价值。
首先，交变应力是疲劳寿命的重要参数。
当材料受到周期性作用力时，交变应力会导致材料内部出现微小裂纹，随着时间的累积，这些裂纹会逐渐扩展并最终导致材料的破坏。
因此，了解交变应力的大小和分布对于预测和延长材料的疲劳寿命至关重要。
交变应力还直接影响材料的强度。
材料在受到交变载荷作用时，由于交变应力的存在，材料的强度会发生变化。
在设计和制造过程中，需要根据交变应力的大小来选择合适的材料和工艺，以确保结构的安全性和可靠性。
交变应力还与材料的变形和塑性变形有关。
在交变应力的作用下，材料会发生弹性变形和塑性变形，这对于材料的加工和成形具有重要意义。
交变应力是材料力学性能中的重要参数，对于材料的疲劳寿命、强度和塑性变形等方面具有重要影响。
准确测量和合理应用交变应力，对于工程设计和材料选择具有重要意义。
因此，深入理解和研究交变应力的定义和特性，对于科学研究和工程实践具有重要价值。
第十一章交变应力
~ 1 ~
疲劳破坏特点：（1）长时间；（2）低应力；（3）突然性。
应力循环：应力每重复变化一次,称为一个应力循环。
循环特征：最小应力和最大应力的比值称为循环特征。
平均应力：最大应力和最小应力代数和的一半,称为交变应力的平均应力
.
应力幅：最大应力和最小应力的差值的二分之一,称为交变应力的 应力幅
.
对称循环：在交变应力下最大应力与最小应力等值且反号.
;;。
脉动循环：或时的应力循环称为脉动循环。
, 或 ,
持久极限：循环应力只要不超过某个“最大限度”,构件就可以经历无数次循环而不发生疲劳破坏,这个限度值称为“疲劳极限”,用σr 表示.
σ-N 曲线：当最大应力降低至某一值后,σ－N 曲线趋一水平,表示材料经历无限次应力循环而不发生疲劳破坏,相应的最大应力值σmax 称为材料的疲劳极限或持久极限，用σr 表示。
对于铝合金等有色金属，σ－N 曲线通常没有明显的水平部分，一般规定疲劳寿命N 0=108时的最大应力值为条件疲劳极限,用0N r σ表示。
~ 2 ~
（1（，n τ。
交变应力
结果分析： 结果分析：
σmax
1.同一循环特性， σmax越大，循环次数越少； 越大，循环次数越少； 1.同一循环特性， 同一循环特性 反之亦然。 反之亦然。 2.曲线有一水平渐进线。 2.曲线有一水平渐进线。→应力只要不超过该 曲线有一水平渐进线 循环次数可以无穷多(循环次数无限构件也 值，循环次数可以无穷多 循环次数无限构件也 不发生疲劳破坏)。 不发生疲劳破坏 。 持久极限（疲劳极限） 持久极限（疲劳极限）
εσ =
(σ−1)ε
光滑大试件的持久极限 光滑小试件的持久极限
σ−1
εσ <1
τmax
α1
τmax
相同最大切应力情况下， 相同最大切应力情况下，
α1 <α2
α2
沿着横截面半径， 沿着横截面半径，大试件应力衰减比小试件 缓慢， 缓慢，因而大试件截面上高应力区比小试件 所以形成疲劳裂纹的机会也更多。 大。所以形成疲劳裂纹的机会也更多。持久 极限降低。 极限降低。 （表11.1） 11.1）
显然，构件应力必须小于持久极限，考虑安全系数： 显然，构件应力必须小于持久极限，考虑安全系数： 许用应力 强度条件
σ−1 = n =K n σ
0 σ−1 εσ β σ−1
0 σ−1 = n ≥ n 规定安全系数 σmax ≤ σ−1 or σmax σ
工作安全系数
例
3.2
某减速器第一轴如图。 某减速器第一轴如图。键槽为端铣
σmax,1 σmax,2
σ－ 1 N1 N2 应力－ 应力－寿命曲线
N
σ−1
循环基数：试验不可能无限期进行，实践中规定一个循环次数 循环基数：试验不可能无限期进行，实践中规定一个循环次数N0对应的 应力为持久极限，如果试样在N 没有发生疲劳破坏，则认为超过N 应力为持久极限，如果试样在 0没有发生疲劳破坏，则认为超过 0也不 会疲劳破坏。如钢和铸铁等黑色金属材料，循环基数N 会疲劳破坏。如钢和铸铁等黑色金属材料，循环基数 0 ＝107。
材料力学-交变应力
材料力学-交变应力是一个重要的主题，它涉及材料在应力作用下的行为。在 本次演讲中，将介绍交变应力的定义、分类、特点、影响因素、疲劳寿命变应力是材料在交替受力作用下产生的应力状态。它包括正应力、剪应力 以及它们之间的相互影响。
应力的分类
1 静力应力
由恒定受力引起的应力，如静载、自重等。
2 动力应力
由变化受力引起的应力，如流体作用、振动等。
3 交变应力
由交替受力引起的应力，如往复运动、周期加载等。
交变应力的特点
交变应力具有周期性、不均匀性和非线性的特点。它会导致材料的疲劳破坏。
交变应力的影响因素
1 应力幅度
交变应力的最大值与最小值之间的差异。
结构设计。
3
机械制造
提高机械零部件的使用寿命和安全性能。
结论和要点
交变应力是材料力学的重要内容，了解其定义、分类、特点和影响因素对于研究材料的实际应用具有重要意义。
3 载荷频率
交变应力的往复次数。
2 平均应力
交变应力的平均值。
4 材料特性
材料的强度、硬度和韧性等。
材料的疲劳寿命
交变应力会影响材料的疲劳寿命，即在交变应力下材料可承受的循环次数。疲劳寿命取决于材料的特性和应力 条件。
交变应力的应用
1
交通工程
分析道路和桥梁等交通基础设施的疲劳
航空航天
2
破坏。
研究飞机、火箭等飞行器的疲劳性能和
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交变应力的名词解释
交变应力（也称交变应变）是指物体在受到交变载荷作用下发生的应力或变形的现象。
交变应力广泛存在于各种工程领域中，包括结构工程、材料科学、机械制造等。
了解交变应力的概念和特性对于设计和优化各种工程结构和材料具有重要意义。
首先，需要了解应力的概念。
应力是指单位面积上的内力或外力作用，可以分为正应力和剪应力两种。
正应力是垂直于作用面的力，剪应力则是平行于作用面的力。
在静态情况下，物体中的应力分布相对稳定，但当作用力变化时，应力也会发生变化。
当作用在物体上的载荷是交变载荷时，物体中的应力也会随之交变。
在交变载荷作用下，物体内部会出现应力的周期性变化，这种变化称为交变应力。
交变应力的产生主要归因于载荷的周期性变化，如振动、往复运动等。
交变应力的产生会对物体的性能产生重要影响。
首先，交变应力可能导致疲劳现象的产生。
疲劳是指物体在交变载荷下反复加载和卸载导致的损坏现象。
疲劳失效可能发生在应力水平远低于其静态强度的情况下。
这是因为交变应力导致的局部拉伸和压缩作用会导致微观缺陷的扩展，最终导致材料的断裂。
其次，交变应力还会导致材料的塑性变形和强度降低。
交变应力会导致材料中的位错和晶界滑移发生，进而引起材料的本构行为发生变化。
材料的抗拉强度和硬度往往会在交变应力的作用下下降，甚至可能引起塑性变形或变形失稳。
此外，交变应力的产生还可能引起材料的蠕变现象。
蠕变是指物体在持续应力作用下的时间依赖性变形。
交变应力下的蠕变主要是交变应力对材料的弛豫效应的影响。
弛豫是指材料在受到应力后，会随着时间的推移产生一定程度的变形。
交变应力的周期性变化可能导致材料的蠕变现象变得更加显著。
在实际应用中，对交变应力的分析和评估非常重要。
这对于工程设计中的结构和材料的选择至关重要。
在设计过程中，通过对交变应力的分析，可以预估物体的寿命和耐久性。
工程师可以根据所需的使用寿命和安全因子，选择合适的材料和结构形式，以确保结构的稳定性和耐久性。
为了评估和分析交变应力对材料的影响，工程师通常会使用疲劳试验和有限元分析等方法。
疲劳试验可以模拟真实的交变应力作用下的载荷情况，通过对材料的疲劳寿命和性能进行测试和评估。
而有限元分析则可以通过计算机模拟物体在交变载荷作用下的应力分布和位移变化，从而预测材料行为和结构的响应。
总之，交变应力是指物体在受到交变载荷作用下发生的应力或变形的现象。
了解交变应力的概念和特性对于工程设计和材料选择至关重要。
交变应力的产生可能导致疲劳、塑性变形、强度降低和蠕变等现象，因此对其进行分析和评估具有重要意义。
通过合理的材料选择和结构设计，可以最大程度地提高结构的稳定性和耐久性。