5-6低周疲劳解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,材料力学性能,疲惫寿命为102105次的疲惫断裂，称为低周疲惫。,第六节 低周疲惫,一、低周疲惫的特点,1、局部产生宏观变形，,应力与应变之间呈非线性，,形成滞后回线。,105,具有典型的疲惫断口。,A,k,-N,冲断周次lgN,冲击功A(J),10,10,2,10,3,10,4,10,5,2、影响冲击疲惫的因素,小能量多冲击,主要为强度。,较大能量时,材料易消失塑性变形，即易消失低周疲惫。,能量再大时,则冲击疲惫退居次要地位，应考虑材料的断裂韧性。,主要为塑性。,冲断周次lgN,500,200,冲击功A(J),10,10,2,10,3,10,4,10,5,例如:锻锤锤杆,原用:45Cr钢淬火+650 回火,改用:45Cr钢淬火+中温回火,强度,疲惫寿命,三、热疲惫,在由温度循环变化时产生的循环热应力和热应变作用下,1、根本概念,产生的疲惫称为热疲惫。,热疲惫属低周疲惫周期短；明显塑性变形。,由温度和机械应力叠加引起的疲惫，称为热机械疲惫。,2、热应力的产生,温度变化+机械约束,内部约束，温度梯度，相互约束，产生热应力。,外部约束，不让材料自由膨胀；,温度变化(t)引起的应变,=,t,热应力,=-E,t,线膨胀系数,3、提高热疲惫寿命的途径,a材料,热膨胀系数,和,，,塑性,b使用,热冲击,1050,1150,N,t,裂纹长度(mm),0.2,0.4,0.6,0.8,120,200,280,淬火温度对3Cr2W8V钢热疲劳性能抗力的影响,问题成为：缺口名义应力S,e和弹性应力集,中系数Kt；缺口局部应力s，e?,四、缺口机件疲惫寿命估算,“若缺口根部承受与光滑件相同的,应力应变历程，则将发生与光滑,件相同的疲劳损伤”。,基本假设：,缺口根部材料元在局部应力s或应变e循环下的寿命，可由承受同样载荷历程的光滑件猜测。,P,p,S=P/(W-d)t,s,缺口应力集中系数和应变集中系数,缺口名义应力S；局部应变为e，则由应力-应变方程给出。,设缺口局部应力为s，局部应变为e；,假设 ssys,属弹性阶段，则有：,s=KtS e=Kte,假设 ssys,不行用Kt描述。重新定义,应力集中系数：Ks=s/S；应变集中系数：Ke=e/e,则有：s=KsS；e=Kee。,假设能再补充Ks，Ke和Kt间一个关系，即求解s、e。,图中，Neuber双曲线与材料,s,-,e,曲线的交点D，就是Neuber理论的解答。,Neuber理论,(平面应力),如带缺口薄板拉伸。,假定：K,e,K,s,=K,t,2,二端同乘,e,S，有：,(K,e,)(K,s,S)=(K,t,S)(K,t,),得到双曲线：,se,=K,t,2,eS,Neuber双曲线,应力-应变关系,已知S,或e,应力-应变,关系,求S,或e,联立求解,s,和,e,s,s-e,e,0,曲线,C,A,s,缺口局部应力-应变,S-e,K e,t,e,s,B,Neuber,双曲线,D,e,s,例4.3 E=60GPa,K=2023MPa,n=0.125;假设,缺口名义应力S=600MPa,Kt=3，求缺口局,部应力s、应变e。,有Neuber双曲线:se=Kt2eS=90.01600=54,和应力-应变曲线：e=s/60000+(s/2023)8,联立得到：s/60000+(s/2023)8=54/s,可解出：s=1245 Mpa；,且有：e=54/s=0.043,。,。,lg,t,lg2N,f,斜率=-0.6,斜率=-0.12,N,t,t,解出：,s,=,1245 Mpa；,e,=54/,s,=0.043,