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【友情提示】接下來幾篇都是關于應力-壽命設計法的內容
早期的疲勞分析以及疲勞極限的設計方法都是以應力為基礎的,因此,統稱為應力-壽命設計法(Stress-life)。它是以循環應力為疲勞失效的控制參數的,平均應力、應力幅值為主要參數。
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高周疲勞 High Cycle Fatigue和低周疲勞 Low Cycle Fatigue。通常將斷裂周次小于10^5次的疲勞試驗稱為低周疲勞,而將斷裂周次大于10^6次的疲勞試驗稱為高周疲勞。得強調一點,這10^5和10^6兩個標準循環次數僅僅供參考,到底一個試驗算低周還是高周疲勞,取決于塑性應變量大小的不同,低周疲勞時塑性應變占主導地位,因此低周疲勞也稱應變疲勞,而高周疲勞時是彈性應變占主導地位,稱之為彈性應變疲勞或應力疲勞。
應力-壽命法進行疲勞設計的輸入來自S-N曲線也就是Wohler曲線,而S-N曲線則來自采用不同的對稱循環應力幅,分別對一組相同試樣進行應力-壽命疲勞試驗,而試驗數據通常繪制在半對數或者雙對數坐標系上。
1. 水平起始點M對應的應力值σ叫做疲勞極限。①疲勞極限:是可以承受無限次應力循環而不會發生疲勞破壞的最大應力。②疲勞極限比材料靜強度極限要低得多。
2. 對應M點的橫坐標叫做循環基數,用符號N0來表示,N0一般是10^7,但是對于具體的材料、具體的循環特征,N0有所不同。
注意:大量的疲勞數據是在對稱循環條件下得到的(即平均應力σm=0 載荷比R=-1),然而工程實際中,機械零件卻是在非對稱循環載荷下工作的,它們所承受的應力是由一個交變應力分量和一個平均的或靜應力分量疊加而成。例如齒輪承受的是脈動彎曲疲勞,內燃機連桿承受的是不對稱拉壓疲勞。此時,不能用材料在對稱循環條件下的特性來衡量。因此需要研究應力比和平均應力對疲勞強度的影響,并且找出某些經驗規律,根據這些規律,能在已知材料的某些性能(如σ-1對稱疲勞極限、σs抗拉強度、σb屈服強度等)的基礎上,估算出材料在不同應力比和平均應力條件下的疲勞極限。
雖然通過試驗可以求得在不同R條件下材料的真實疲勞極限,但是這種試驗相當麻煩,根據平均應力或應力比對疲勞強度的影響規律,可用作疲勞圖的方法,估算出不同平均應力或應力比時的疲勞極限。
下次再說疲勞圖......
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