北京工业大学：《材料力学》课程教学资源（PPT课件）第十六章 交变应力

赠言 虑必先事而申之以敬,慎终如始,始终如一,夫是之谓 大吉。凡百事之成也,必在敬之,其败也,必在慢之 孟子《议兵篇》 申:申述 理解:思虑必须先于做事,而且敬重地申述,谨慎到 终结象开始时一样,终结与开始保持如一,这称为大 吉利。凡是各种事情成功,必然在于敬重,所以失败, 必然在于怠慢。 学习与研究也是这个道理

赠 言 虑必先事而申之以敬，慎终如始，始终如一，夫是之谓 大吉。凡百事之成也，必在敬之，其败也，必在慢之。 孟子《议兵篇》 申：申述 理解：思虑必须先于做事，而且敬重地申述，谨慎到 终结象开始时一样，终结与开始保持如一，这称为大 吉利。凡是各种事情成功，必然在于敬重，所以失败， 必然在于怠慢。 学习与研究也是这个道理

第十六章交变应力 Alternating Stress 静力—强度 刚度拉(压)、剪、扭、弯及其组合 稳定 动力 等加速度平动、匀速转动 冲击 交变应力

第十六章 交变应力 Alternating Stress 静力 —— 强度 刚度 拉（压）、剪、扭、弯及其组合 稳定 动力 —— 等加速度平动、匀速转动 冲击 交变应力

内容 §16-1概述(交变应力和疲劳破坏) §16-2循环特性、平均应力和应力幅度 §16-3材料疲劳极限及其测定 816-4影响构件疲劳极限的主要因素 §16-5对称循环的疲劳强度校核 §166其他相关力学性能简介

内 容 §16–1 概述（交变应力和疲劳破坏） §16–2 循环特性、平均应力和应力幅度 §16–3 材料疲劳极限及其测定 §16–4 影响构件疲劳极限的主要因素 §16–5 对称循环的疲劳强度校核 §16–6 其他相关力学性能简介

§16-1交变应力和疲劳破坏( Fatigue Failure) 交变应力:构件内一点处的应力随时间作周期性 变化,称为交变应力 高藤油 低油 折铁丝

一、交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性 变化，称为交变应力 折铁丝 §16–1 交变应力和疲劳破坏（Fatigue Failure） PP PP

交变应力的例子 观察车轮上一个点 p p a My Pa d max 3 0→)0.→)0→0.→0 4 n

t y d o 4 3 1 2 z y o t a a L p p 交变应力的例子 —— 观察车轮上一个点

疲劳破坏 特点: 1、最大应力远小于静荷强度 2、破坏方式:脆性断裂 3、破坏断口:光滑区+粗糙区

疲劳破坏 特点： 1、最大应力远小于静荷强度 2、破坏方式：脆性断裂 3、破坏断口：光滑区＋粗糙区

疲劳破坏的发展过程 材料在交变应力下的破坏,称为疲劳破坏 高应力区在交变应力下出现微裂缝裂纹源 2裂纹源尖端的应力集中,使裂纹扩展—宏裂纹 3.宏裂纹两侧时压、时离,似相互研磨,形成—光滑区 4.裂纹削弱的截面,应力增 大到一定程度,在突加的 外因(超载、冲击或振动 )下突然断裂,断口出现 粗糙区 5因裂纹尖端为3向应力状态 故为出现脆性断裂

二、疲劳破坏的发展过程 1.高应力区在交变应力下出现微裂缝——裂纹源 2.裂纹源尖端的应力集中，使裂纹扩展——宏裂纹 3.宏裂纹两侧时压、时离，似相互研磨，形成——光滑区 4.裂纹削弱的截面，应力增 大到一定程度，在突加的 外因（超载、冲击或振动 ）下突然断裂，断口出现 ——粗糙区 5.因裂纹尖端为3向应力状态 故为出现脆性断裂 材料在交变应力下的破坏，称为疲劳破坏

疲劳破坏的特点: 1。σ-<<O极限 2.断裂发生要经过 定的循环次数 3.破坏均呈脆断 4.“断口”分区明显 (光滑区和粗糙区)

三、疲劳破坏的特点: 2.断裂发生要经过一 定的循环次数 3.破坏均呈脆断 4.“断口”分区明显 （光滑区和粗糙区）

§16-2循环特性、平均应力和应力幅度 循环特性(应力比) n Cycle Property (omin < o ma na. 平均应力 Average Stress n O t Inin nax min 应力幅 max Amplitude of stress max mIn min

一、循环特性（应力比） Cycle Property 三、应力幅 Amplitude of Stress 二、平均应力 Average Stress sm smin smax sa T t s §16–2 循环特性、平均应力和应力幅度

四、几种特殊的交变应力: 1.对称循环: max max 0=0 max mIn I

四、几种特殊的交变应力： 1.对称循环： sm t smin smax sa T s