当前课程知识点:材料力学 > 第十一章 交变应力 > 11-2 影响持久极限的因素 > 影响持久极限的因素
各位同学大家好
今天我们来讨论一下影响持久极限的因素
我们在实验室做实验的时候
比如说对称循环下的它的持久极限
是指在常温下用光滑的小试件来进行的测定
实际构件的外形尺寸
表面的质量等等
都会影响持久极限的值
下面我们就对这些影响来进行讨论
首先是构件外形的影响
我们之前已经说过了
如果构件的尺寸
在某一个位置发生了突然的变化的话
我们说这个地方会构成应力集中
应力集中
又更容易形成小的裂纹
从而导致构件的疲劳破坏
所以我们就应该考虑应力集中的影响
我们之前考虑过这个应力集中系数
那现在我们来看它就应该是等于σ-1
也就是说对称循环下的它的持久极限
与我们现在的
这种构件的情况下
构件的
现在这个位置有应力集中时候的
持久极限的比值
这是正应力的比我们叫做什么
Kσ
那对于剪应力我们就记称Kτ
大家想想
这里边分子代表的是什么
是指的实验室光滑的
那个小试件的
没有应力集中的
下面这分母的这个值是什么
有应力集中的情况
显然
这种情况啊没有应力集中的时候
它所能够承受的这个应力应该是怎么样
是比较大的
所以这个应力集中系数是怎么样
是大于1的
现在我们给大家看一些表格
这是我们书上
列出来一些表格
当然相应的手册我们可以查到
这个是什么我们可以看到由于它的直径
突然发生了变化的时候
横坐标是指的它的倒角
看到倒角的半径
和这个小尺寸这边直径的比
这是横坐标
纵坐标就是应力集中系数
而在这里边若干条这些曲线
它是以什么
以材料的它的强度极限作为参变量的
我们来看看有这些曲线
注意了
这第一个
图表是指的大D比小D是小于1.1的时候
我们查这个图表
类似的
我们可以看到
这个比值大D比小D是在1.1和1.2之间的时候
我们来查这个图表
再来看
如果大D比小D 这个比值
又比较大
大于1.2而在2之间的话
那么我们查这个图表
要看这个r比上小D的情况
再看这个材料它的什么
强度极限是多少
我们就对应的曲线就查出来
它的纵坐标这值就是什么
应力集中系数
还有一些情况是什么这是什么
对应
剪切的时候
应力集中系数
再有一些我们看到这是什么
说这条曲线第一条曲线对应的是什么
我们可以看到有螺纹的情况
有开了什么键槽的情况
第二第三都是开键槽
第二是指的什么叫端铣
第三条叫做什么
盘铣开的键槽
后边会有一些开横孔的
它相应的比例是不一样的
这第四个曲线是指的花键
解释一下
端铣和盘铣
端铣这铣刀就是这样
它说这是轴我们是这样加工这个键槽的
这样下去这样加工
然后再这样过来
这叫端铣
盘铣
它的这个铣刀是怎样
是圆盘是这样
这上开键槽是这样来铣的
所以它两端它是什么
这儿可以看到是弧的这样的一个过渡
因此应力集中在这个地方
比这个直上直下的这个键槽
显然应力集中系数要怎么样
要小一些
所以2和3是有区别的
要区别是端铣还是盘铣
这边是我们可以看到的
这个是指的
这个剪应力的一些情况
对应的 它是矩形的花键
还是渐开线的花键
还是怎样的一些情况
横孔等等
我们查这个图表
去找到相应的应力集中系数
第二个影响因素是构件尺寸的影响
我们给它记成ε
对于正应力的这个
我们讲记成εα
而剪应力记成ετ
那么在这个里边
我们看到的这个不带括号的
这个项是表示的光滑的
注意是小试样的它的持久极限
而上面带括号的这个
则是我们所说的是表示光滑的
大试样的持久极限
我们说大试样呢就意味着什么
容易产生缺陷
所以这个时候我们可以看到
容易产生缺陷的话
那这个时候它的持久极限就是怎么样
就应该是低的
是吧
更容易有裂纹
更容易产生疲劳的断裂
所以它要比它要低
所以这比值是小于1的
我们来分析一下这个原因
你比如说这个时候
受到这个同样大小的 最大的剪应力
这个是大尺寸的构件
这是小尺寸的这个构件
我们来看在圆心的地方剪应力都是零
是吧
那我们来看看它的这个应力的这个变化的梯度
显然是不一样的
小尺寸的时候
这个应力变化的梯度是比较大的
大尺寸这是比较缓的
它应力变化的梯度是比较小的
那也就意味着
大尺寸的时候
那么它在高应力区这个范围
就是怎么样
是比较大的
也就是说大试件中处于高应力状态的这个晶粒
要比小试件的多
所以形成疲劳裂纹的机会较多
这就解释了为什么刚才这个尺寸的影响
大尺寸的时候
我们可以看到那个比值是一个怎么样
小于1的数
这就解释了这个原因
那么书上也给我们有一个表
这也是从相关手册上摘出来的
我们看到尺寸因素的影响
这里边分有什么
一般的我们讲的这个碳钢
还有什么合金钢
那么它是按照尺寸
这个大小来分的
比如说现在是大于30到40
这是大于40到50
所以如果一个构件告诉你
它的这个尺寸是多少
是40的话
那我们是查这个还是查这个
当然是大于30到40
应该查这个地方对应的这个该是多少
尺寸因素应
对应就查出来
这就是我们这个图表的这个情况
第三个影响因素就是构件表面质量的影响
我们把这个系数记成β
它也是注意底下是σ-1
分子是σ-1括号这个β
分母的
这个项是表示的表面磨光式样的持久极限
也就是说我们实验室做实验的时候
那个表面的质量状况
而上面这个分子带括号的这些项是指的什么
其它加工质量是样的持久极限
如果我们讲就是铸造完了
表面不进行处理
当然没有经过磨光了
那表面质量状况就比较低
是吧
那个凹凸不平的是不是
所以这个时候我们可以看到
那它对应的这个持久极限
显然比你磨光的时候要怎么样
要小
那这个β就怎么样
就是小于1的
但是如果我们对这个构件表面的加工处理
除了有这个所谓的磨光这种工序之外
我们可能还有其它的一些
更高级的一些处理的手段
什么喷丸啊等等
什么渗点什么东西进去了等等
我们经过很高级的一些表面的这个处理之后
那表面质量的状况会比什么
会比你这个磨光的时候还要好
那这个值就要大于它那个β可能就是怎么样
就是大于1的
所以要看具体的情况
我们书上也给了一些个
跟表面质量状况有关的这个因素
我们可以看到这里是什么
未经加工的表面
这是粗车
这是什么车削就是精车的情况
这是什么
这可能是我们经过了
磨啊什么这样的一些处理
相应的它的表面的这个质量状况
由它表面的粗糙度来表示
越来越小
这个是越来越大
对应的是什么我们要看它的材料的强度极限
四百八百一千二
对应的值应该是怎样的
有的材料说它的这个强度极限如果是怎么样
如果是520
说那你这400 800那怎么办
我们建议大家就用线性的插值去插一插
那线性的变化去算一下
来得到相应的这些个数据去
这个表面质量因数去这样得到它
好
综合考虑这三个方面的影响因素
我们就可以得到
对称循环下构件的持久极限
就是这样
考虑了应力集中考虑的尺寸的影响
考虑了什么表面质量状况的影响
这个
就是我们所说的实际构件的它的持久极限
这边是有关正应力的
这边是有关什么
剪应力的
那么我们在实际计算的时候
由于实际的构件它的表面的质量状况
它的尺寸有可能有突变
还有
它的尺寸的大小跟实验室的那个标准小试样
它都是有区别的
所以我们必须要把这些个因素都考虑到里边去
那么才能得到这个实际构件的它的持久极限
计算的时候请一定要注意这几个方面
好
今天有关持久极限的影响因素
或者讲实际构件的它的持久极限
就给大家介绍到这里
谢谢大家
-1-1 材料力学的任务
--材料力学的任务
--第1-1节作业
-1-2 基本假设、内力、杆的基本变形
--第1-2节作业
-1-3 弹性杆受力的普遍情况与课程内容简介
-2-1 应力,轴力与轴力图,杆横截面上的正应力
--第2-1节作业
- 2-2 应变,杆斜截面上的应力
--第2-2节作业
- 2-3-1 材料的力学性能(一)
--第 2-3-1作业
- 2-3-2 材料的力学性能(二)
--第 2-3-2作业
-2-4-1 胡克定律、轴向变形和泊桑比
--第 2-4-1作业
-2-4-2 安全系数,许用应力,许用载荷
--第 2-4-2作业
-2-5-1 静不定(超静定)系统
--第 2-5-1作业
-2-5-2 静不定(超静定)系统(续)
--第 2-5-2节作业
-2-6 热应力和变形
--热应力和变形
--第 2-6节作业
-2-7 剪切和挤压
--剪切和挤压
--第 2-7节作业
-3-1 扭转,扭矩
--扭转,扭矩
--第 3-1节作业
- 3-2 剪应变,剪应力互等,剪切胡克定律
--第 3-2节作业
-3-3 受扭转构件横截面上的剪应力
--第 3-3节作业
- 3-4 扭转变形
--扭转变形
--第 3-4节作业
-3-5 扭转构件的设计 扭转静不定
--第 3-5节作业
-4-1 梁,平面弯曲,直接求解梁的内力
-4-2 剪力图和弯矩图及一些规律
--第 4-2节作业
-4-3 积分法求剪力和弯矩,利用q(x)、FS、M微分关系画剪力图和弯矩图
--积分法求剪力和弯矩,利用q(x)、FS、M微分关系画剪力图和弯矩图
--积分法求剪力和弯矩,利用q(x)、FS、M微分关系画剪力图和弯矩图
--第 4-3 节作业
-5-1 弯曲正应力
--弯曲正应力
--第 5-1节作业
-5-2 横截面关于中性轴的惯性矩
--第 5-2节作业
-5-3 梁的设计
--梁的设计
--第 5-3节作业
-5-4 弯曲剪应力
--弯曲剪应力
--第 5-4节作业
- 6-1 挠曲微分方程,边界条件
--第 6-1节作业
-6-2 积分法
--积分法
--第 6-2节作业
-6-3 静不定
--静不定
--第 6-3 节作业
-6-4 叠加法
--叠加法
--第 6-4节作业
-6-5 简单静不定梁
--简单静不定梁
--第 6-5节作业
- 7-1 二向应力状态(薄壁压力容器)、三向应力状态
--第 7-1节作业
-7-2 平面应力变换
--平面应力变换
--7-2 节作业
- 7-3 图解法-莫尔圆 广义胡克定律
--第 7-3节作业
-7-4 强度理论概述 断裂准则
--第 7-4节作业
-7-5 屈服准则
--屈服准则
--第 7-5节作业
-7-6 莫尔强度理论
--莫尔强度理论
--第 7-6节作业
- 8-1 关于两个主轴的弯曲
--第 8-1节作业
-8-2 拉压与弯曲的组合变形,直接剪力与扭转剪切的组合
--第 8-2节作业
-8-3 弹性设计
--弹性设计
--第 8-3节作业
-8-4 梁的弹性设计
--梁的弹性设计
--第 8-4节作业
-8-5 轴的强度设计(弯扭组合)
--轴的强度设计
--第 8-5节作业
-8-6 提高梁抗弯能力的措施
--第 8-6节作业
-9-1 屈曲 细长压杆的临界压力
--第 9-1节作业
-9-2 欧拉公式的适用范围,临界应力与长细比,经验公式
--第 9-2节作业
-9-3 提高压杆稳定性的措施
--第 9-3节作业
-10-1. 冲击,动荷系数
--冲击,动荷系数
--第 10-1节作业
-10-2. 用动静法求应力和变形 冲击韧性
--第 10-2节作业
- 11-1 交变应力、持久极限
--第 11-1节作业
-11-2 影响持久极限的因素
--第 11-2节作业
-11-3 疲劳强度
--疲劳强度
--第 11-3节作业
-12-1 应变能
--应变能
--第 12-1节作业
-12-2 互换定理
--互换定理
--第 12-2节作业
-12-3 卡氏定理,应用
--卡氏定理,应用
--第 12-3节作业
- 12-4 卡氏定理应用:虚构载荷法
--第 12-4节作业
- 12-5 虚功原理,单位载荷法,莫尔积分
--第 12-5节作业
-12-6 图乘法
--图乘法
--第12-6节作业
- 13-1 静不定结构、正则方程(一次静不定)
--第 13-1节作业
- 13-2 正则方程(高次静不定系统)
--第 13-3 节作业
-13-3 利用对称性与反对称性分析静不定结构
--第 13-4节作业