k P EA Pl st dpk VEE 可以求出动荷载因数 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 35 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 64 交变应力下材料的疲劳破坏交变应力下材料的疲劳破坏疲劳极限疲劳极限(选讲选讲) . 交变应力的概念交变应力的概念 交变应力随时间作交替变化的应力 。
(a) 1 2 3 4 z y d k t d sin 2 F F d aa FF Fa M x O (b) 例1 火车轮轴的受力图和 。

25、弯矩分别如图a,b所示 。
材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 36 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 力F和弯矩不随时间变化 ， 但因轴以速度旋转 ， 使其 横截面上任一点k到z轴的距离 为t 的函数 ， k点的正 应力为 t d ysin 2 t t I Fad I My zz k s s sin sin 2/ max 可见 随时间t是按正弦规律变化的（图c） 。
k s 1 2 3 4 z y d k t d sin 2 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 37 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 t t I Fad I My zz k s s sin sin。

26、2/ max 曲线称为应力谱应力谱 。
应力重复变化一次的过程 ， 称为 一个应力循环 。
应力重复变化的次数， 称为应力循环次数循环次数 。
ts 1 2 3 4 z y d k t d sin 2 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 38 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 例例2 图a中 ， P 为电动机的重量 ， 电动机以等角速度 旋 转 ， F0 为因电动机的偏心而产生的惯性力 。
作用在梁上的铅 垂荷载为， F 称为交变荷载 。
tFPFsin 0 最小位移 （t=p/2） 最大位移 （t=3p/2） 静位移 （t = 0） z y k （a） 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案。

27、39 最小位移 （t=p/2） 最大位移 （t=3p/2） 静位移 （t = 0） z y k （a） 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 C 截面的弯矩为。
C 截面上 k点的正 应力为 ltFPM C )sin( 4 1 0 zzz C k W tlF W Pl W M4/sin4/ 0 s z k W tlF4/sin 0 st ss 即 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 40 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 随时间t的变化规律如图b所示 。
k s 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 41 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 minma 。

28、x sss 2. 应力幅应力幅 或 minmax ttt （有时称 为应力幅 ，为应 力范围） )( 2 1 minmax sss a minmax sss 注意：最大应力和最小应力均带正负号 。
注意：最大应力和最小应力均带正负号 。
(1) 为了表示交变应力中应力变化的情况 ， 引入几个基本参量 。
为了表示交变应力中应力变化的情况 ， 引入几个基本参量 。
max min s s r（拉,压,弯曲） 或 max min t t r（扭转） 1 1. 循环特征（应力比）循环特征（应力比） 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 42 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 smax =smin ( 。

29、b) s t O r =0 脉动循环（smin= 0） （图 a） 特例： r =1 静应力 （smax smin） （图 b） (a) 对称循环： r = 1 （例1）（smax smin） 非对称循环： 1r 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 43 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 . 金属材料的疲劳破坏金属材料的疲劳破坏 金属构件在长期交变应力作用下所发生的断 裂破坏 。
(1) 交变应力中的最大应力达到一定值 ， 但最大应力小于静荷 载下材料的强度极限甚至屈服极限 ， 经过一定的循环次数后突 然断裂;
(2) 塑性材料在断裂前也无明显的塑性变形;
(3) 断口分为光滑区和 。

30、粗糙区 。
疲劳破坏疲劳破坏 疲劳破坏的主要特征：疲劳破坏的主要特征： 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 44 第六章第六章 动荷载动荷载交变应力交变应力 (1) 疲劳裂纹的形成 (2) 疲劳裂纹的扩展 疲劳破坏的过程疲劳破坏的过程: : (3) 脆性断裂 构件中的最大工作应力达到一定 值时 ， 经过一定的循环次数后 ， 在高 应力区形成微观裂纹裂纹源裂纹源 。
由于裂纹的尖端有高度的应力集中 ， 在交变应力作用下 ，微观裂纹逐渐发展成宏观裂纹 ， 并不断扩展 。
裂纹两侧的材料 时而张开,时而压紧 ， 形成光滑区 。
裂纹源 光滑区 粗糙区 材材 料料 力力 学学 电电 子子 教教 案案 45 第六章第六章 。

31、 动荷载动荷载交变应力交变应力 . 材料的疲劳极限材料的疲劳极限 试验表明：在同一循环特征下 ， 交变应力中的smax越大,发 生疲劳破坏所经历的循环次数N 越小 ， 即疲劳寿命越短 。
反之 smax越小 ， N 越大 ， 疲劳寿命越长 。
经过无限次循环不发生疲劳 破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳极限 。

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标题：材料力学|材料力学(II)第六章动荷载_·_交变应力( 四 )