图7-3是一种结构钢根据试验得到的S-N(σ-N)曲线。
(1).曲线右部分,是一条水平线,即σ低到一定程度,循环次数N可以无限,为无限寿命区。水平线起始点为M,对应的应力值称为疲劳极限σ-1;对应于M的循环数,称循环基数N0,请注意:N0=107。
(2)曲线左部分,N< N0是有限寿命区,受到一定的工作应力σ,其疲劳寿命的循环次数为<107的数值。σ和N的关系曲线表达式为:
σmN=C
m、C-是与材料有关的常数
在有限寿命区,给定循环数N相对应的应力为有限疲劳极限σ,又称条件疲劳极限。
(M点也是这条曲线的终点,M点上的σ(σ-1)和N(N0)也符合上面关系式)
(四)、循环应力的特性
循环交变应力的变化是有不同的特点的,也就是说有循环应力的特性γ,γ=σmin/σMAX。
当γ=-1(σmin=-σMAX)对称循环应力。
γ=0(σmin=0)脉动循环应力。
γ=1(σmin=σMAX)也就是静应力。
不同的循环特性变化的交变应力,有不同的S-N曲线、不同的疲劳极限,图7-4是不同循环特性的等寿命曲线:γ=-1→纵坐标上A点、γ=1→横坐标上B点、γ=0→450斜线的C点的应力值就是它们的疲劳极限值。
(五)、 疲劳极限
疲劳寿命曲线是用试样通过试验做出来的,实际零件的疲劳极限与其是有差别的,要做必要的修正:
(1)有效应力集中系数。
(2)尺寸系数。
(3)表面状态系数。
(4)不对称循环度系数。
例题5为新增。
(六)、 疲劳损伤积累理论
1、当零件所受的应力高于疲劳极限时,每一次载荷循环都对零件造成一定量的损伤,并且这种损伤是可以积累的;当损伤积累到临界值时,零件将产生疲劳破坏。
2、线性疲劳损伤积累理论:每一次循环载荷的疲劳损伤是相互独立的,总损伤是每一次疲劳损伤的线性累加。最具有代表性的理论是帕姆格伦-迈因纳定理。
3、迈因纳定理
在载荷谱中,各级应力幅:σ1、σ2……σi……
循环数分别是:n1、n2……ni……