2、稳定循环变应力时的强度条件
在变应力作用下,机械零件的损坏主要是疲劳断裂。疲劳断裂和静应力作用下的断裂机理不一样:
疲劳断裂是零件表面最大应力处的应力若超过了某一极限值,就会出现疲劳裂纹,在变应力的反复作用下,裂纹不断扩展,扩展到一定程度后,突然发生断裂。
这种区别在强度约束条件中,主要表现为极限应力的不同。
静应力作用下:极限应力主要与材料的性能有关。
变应力作用下:其极限应力除了与材料的性能有关外,还与应力的循环特征r、应力循环次数N、应力集中、零件的表面情况和零件的尺寸大小等有关。
变应力时的极限应力:也称材料的疲劳极限(或持久极限),是当循环特征为r时,试件受"无数"次应力循环而不发生疲劳断裂的最大应力值 。循环次数不同,疲劳极限不同;循环特征不同,疲劳极限也不同。
(1)不同循环次数N时的疲劳极限:
当应力循环特征r一定时:
应力增大,零件失效前所经历的循环次数N减少;反之,应力减少,循环次数N增加。当应力减小到某一数值时,零件可经"无数"次循环而不发生疲劳破坏,如图2-3所示。
图2-3 疲劳曲线
图中: 为材料的疲劳极限,即经"无数"次循环(无限寿命)而不发生疲劳破坏时的极限应力;
为材料条件疲劳极限,即应力循环次数为N(有限寿命)时的极限应力。
试验研究指出,图2-3的疲劳曲线可以表示为:
![](equation/a-27m1.gif) =常数
由上可得: ![](equation/a-27rn=a-27n.gif)
则条件疲劳极限 与应力循环次数 的关系为:
(2-4)
式中: 称为寿命系数。因N≥N0时,疲劳极限为 ,此时KN =1;N<N0时,此时KN>1;
m为与材料性能、应力状态等有关的指数,可由有关手册查取。
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