疲勞強度pdf

① 疲勞強度的理論分析

疲勞的機制可以分成三個相互關聯的過程：
1. 裂紋產生
2. 裂紋延伸
3. 斷裂
FEA應力分析可以預測裂紋的產生。許多其他技術，包括動態非線性有限元分析可以研究與裂紋的延伸相關的應變問題。由於設計工程師最希望從一開始就防止疲勞裂紋的出現，確定材料的疲勞強度。
裂紋開始出現的時間以及裂紋增長到足以導致零部件失效的時間由下面兩個主要因素決定：零部件的材料和應力場。材料疲勞測試方法可以追溯到19 世紀，由August Wöhler 第一次系統地提出並進行了疲勞研究。標准實驗室測試採用周期性載荷，例如旋轉彎曲、懸臂彎曲、軸向推拉以及扭轉循環。科學家和工程師將通過此類測試獲得的數據繪制到圖表上，得出每類應力與導致失效的周期重復次數之間的關系，或稱S-N曲線。工程師可以從S-N 曲線中得出在特定周期數下材料可以承受的應力水平。
該曲線分為高周疲勞和低周疲勞兩個部分。一般來說，低周疲勞發生在10,000 個周期之內。曲線的形狀取決於所測試材料的類型。某些材料，例如低碳鋼，在特定應力水平（稱為耐疲勞度或疲勞極限）下的曲線比較平緩。不含鐵的材料沒有耐疲勞度極限。
大體來說，只要在設計中注意應用應力不超過已知的耐疲勞度極限，零部件一般不會在工作中出現失效。但是，耐疲勞度極限的計算不能解決可能導致局部應力集中的問題，即應力水平看起來在正常的「安全」極限以內，但仍可能導致裂紋的問題。
與通過旋轉彎曲測試確定的結果相同，疲勞載荷歷史可以提供關於平均應力和交替應力的信息。測試顯示，裂紋延伸的速度與載荷周期和載荷平均應力的應力比率有關。裂紋僅在張力載荷下才會延伸。因此，即使載荷周期在裂紋區域產生壓縮應力，也不會導致更大的損壞。但是，如果平均應力顯示整個應力周期都是張力，則整個周期都會導致損壞。
許多工況載荷歷史中都會有非零的平均應力。人們發明了三種平均應力修正方法，可以省去必須在不同平均應力下進行疲勞測試的麻煩：
Goodman 方法- 通常適用於脆性材料。
Gerber 方法- 通常適用於韌性材料。
Soderberg 方法- 通常最保守。
這三種方法都只能應用於所有相關聯的S-N 曲線都基於完全反轉載荷的情況。而且，只有所應用疲勞載荷周期的平均應力與應力范圍相比很大時，修正才有意義。實驗數據顯示，失效判據位於Goodman 曲線和Gerber 曲線之間。這樣，就需要一種實用的方法基於這兩種方法並使用最保守的結果來計算失效。
疲勞壽命的計算方法
對每個設計進行物理測試明顯是不現實的。在多數應用中，疲勞安全壽命設計需要預測零部件的疲勞壽命，從而確定預測的工況載荷和材料。計算機輔助工程(CAE) 程序使用三種主要方法確定總體疲勞壽命。這些方法是：
·應力壽命方法(SN)
這種方法僅基於應力水平，只使用Wöhler 方法。盡管不適用於包含塑性部位的零部件，低周疲勞的精確度也乏善可陳，但這種方法最容易實施，有豐富的數據可供使用，並且在高周疲勞中有良好的效果。
· 應變壽命(EN)
這種方法可以對局部區域的塑性變形進行更詳細的分析，非常適合低周疲勞應用。但是，結果存在一些不確性。
· 線性彈性破壞力學(LEFM)
這種方法假設裂縫已經存在並且被檢測到，然後根據應力強度預測裂縫的增長。藉助計算機代碼和定期檢查，這種方法對大型結構很實用。由於易於實施並且有大量的材料數據可用，SN 是最常用的方法。
設計人員使用SN 方法計算疲勞壽命
在計算疲勞壽命時，應考慮等幅載荷和變幅載荷。
這種方法假設零部件在恆定的幅度、恆定的平均應力載荷周期下工作。通過使用SN 曲線，設計人員可以快速計算導致零部件發生失效的此類周期數量。而對於零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可採用Miner 規則來計算每種載荷情況的損壞結果，並將所有這些損壞結果合並起來獲得一個總體的破壞值。
其結果稱為「損壞因子」，是一個失效分數值。零部件在D = 1.0 時發生失效，因此，如果D = 0.35，該零部件的壽命已經消耗了35%。這一理論還認為由應力周期導致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個位置發生無關，並且損壞積累速度與應力水平無關。
這種方法假設零部件在恆定的幅度、恆定的平均應力載荷周期下工作。通過使用SN 曲線，設計人員可以快速計算導致零部件發生失效的此類周期數量。
而對於零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可採用Miner 規則來計算每種載荷情況的損壞結果，並將所有這些損壞結果合並起來獲得一個總體的破壞值。其結果稱為「損壞因子」，是一個失效分數值。零部件在D = 1.0 時發生失效，因此，如果D = 0.35，該零部件的壽命已經消耗了35%。這一理論還認為由應力周期導致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個位置發生無關，並且損壞積累速度與應力水平無關。
在真實的環境條件下，多數零部件承載的載荷歷史是不斷變化的，幅度和平均應力都是如此。因此，更為通用和現實的方法需要考慮變幅載荷，在這種情況下，應力盡管隨著時間循環反復，但其幅度是變化的，這就有可能將應力分解成載荷「塊」。在處理這種類型的載荷時，工程師使用一種稱為「雨流法計數」的技術。附錄B 討論如何研究FEA 疲勞結果，它就雨流法計數提供了更多信息。
在通過SN 方法研究疲勞方面，FEA 提供了一些非常優秀的工具，這是因為輸入由線彈性應力場組成，並且FEA 能夠處理多種載荷情況交互作用的可能情形。如果要計算最壞情況的載荷環境（這是一種典型方法），系統可以提供大量不同的疲勞計算結果，包括壽命周期圖、破壞圖以及安全系數圖。此外，FEA 可以提供較小主要交替應力除以較大主要交替應力的比率的圖解（稱為雙軸性指示圖），以及雨流矩陣圖。後者是一個3D 直方圖，其中的X 和Y 軸代表交替應力和平均應力，Z 軸代表每個箱所計的周期數。

② 什麼是疲勞強度

木材承受重復荷載作用，而不發生破壞的最大應力。木材在作為某些用途時，疲勞強度是很重要的因素，如對鐵路橋梁就很重要，每當機動車的車輪經過時，梁就受到循環重復的荷載。確定疲勞的准則是：①疲勞負荷壽命，即承受的應力周期數；②應力范圍比，即最小與最大應力比；③荷載的類型，如順紋拉伸、橫紋拉伸或彎曲等等。關鍵是確定其能承受的最大應力。假如規定了無限期的疲勞負荷壽命，就不應超過疲勞極限應力，這就是應力低於假定木材能承受無限的應力周期數。疲勞應力的重復可採用不同應力范圍比的形式，例如從零至某規定的應力值，或從某規定的應力值至相同方向較高的應力值。可以是部分的或全部的交變。部分的交變應力，即重復應力在兩個方向上大小不同。全部交變應力，是在兩個方向上大小相等，也就是最嚴竣的荷載情況。試驗證明，無疵直紋木材受到2×106周的彎曲，其強度是靜力試驗相同試樣強度的60%。木節和斜紋降低木材的疲勞強度，具有小木節的試樣，估計強度比為50～90%時，經疲勞試驗結果，疲勞強度約為無疵直紋試樣靜力彎曲強度的50%；具1/12坡度的斜紋試樣試驗結果為靜力彎曲試驗值的45%。如果節子和斜紋同時存在，則疲勞強度約為靜力彎曲試驗強度的30%。

平吸式煤氣發生爐

見木材氣化。

③ 疲勞強度和屈服強度在脆性和塑性方面的關系

何家大少說得對，脆性高就是韌性低---容易斷裂。 材料的疲勞強度時指材料在低於屈服極限的交變應力作用下，經過N次應力循環而不斷裂的最大應力值。這個概念字面上不是很好理解，通俗地說，如果材料受力是靜態應力，常常受力達到強度極限（一般強度極限值超過屈服強度值）以後才會斷裂；而如果材料受的交變應力（也就是應力的大小和方向隨時間變化的力），那就可能在低於屈服極限的應力下發生斷裂----稱為材料疲勞。疲勞斷裂時金屬軸、齒輪等構件的主要失效方式，零件的疲勞常常是由零件本身存在缺陷如有尖角、劃痕、內部夾渣等，這些缺陷在較低應力作用下稱為裂紋源，隨著交替變化的應力作用，裂紋源逐漸發展成為微小裂紋---裂紋不斷擴展，直至斷開。由此可以得知，影響疲勞強度的主要因素一是交變應力的性質（大小和變化規律），二是循環次數N，三是材料質量（包括內部質量和加工表面，還包括工件結構比如盡量減少銳角），與塑性和脆性直接關系不大。但是，一般來說塑性好的材料不容易斷裂，也就是說脆性低，裂紋不容易擴展，從這方面說，塑性好的材料能夠延緩裂紋的發生和擴展，推遲疲勞斷裂的時間，對疲勞強度值的影響是不太明顯的。脆性與疲勞強度的關系與塑性相反，但是對於強度值影響一樣不大。提高疲勞強度有效的方法是：1-提高材料質量，如加工是盡可能表面粗糙度越小，不要留下劃痕；材料內部緻密均勻無缺陷；2-提高材料的強度極限。時間證明疲勞強度與強度極限是正相關；3-是工件表面呈壓應力狀態。表面壓應力使得裂紋不容易在表面產生（拉應力導致裂紋）。屈服強度是材料產生明顯塑性變形時的應力（對照應力-應變圖就看的很清楚）。一般脆性材料如陶瓷，由於脆性很高，沒有明顯的塑性變形就斷裂了，所以就沒有尚未的屈服強度。因此，屈服強度只有塑性材料才有。不知說清楚了嗎？涉及較多力學性能指標的概念，有問題再交流

④ 疲勞強度計算公式

疲勞強度計算公式N<=Ns（Ns為疲勞曲線上材料屈服極限σ [s]）。

在疲勞試驗中，實際零件尺寸和表面狀態與試樣有差異，常存在由圓角、鍵槽等引起的應力集中，所以，在使用時必須引入應力集中系數K、尺寸系數ε和表面系數β。

⑤ 什麼是疲勞強度

疲勞強度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限

⑥ 疲勞強度和屈服強度在脆性和塑性方面的關系

鑄鐵的強度和硬度的關系
樓上對強度和硬度的概念做了一個很詳細的解釋鑄鐵就是含碳量在2.11%--6.69%之間的鐵碳合金。 他的含碳量越高 強度和硬度也就越高。 強度和硬度是成正比的 可以利用工程力學當中的應力應變關系(泊松比) 很明顯的看出來應力=彈性模量*應變 硬度材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。早在1822年,Friedrich mohs提出用10種礦物來衡量世界上最硬的和最軟的物體,。 一般是強度高,硬度也高哈。
沖擊強度與硬度有什麼關系
材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。按外力作用的性質不同,主要有屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等,工程常用的是屈服強度和抗拉強度,這兩個強度指標可通過拉伸試驗測出 強度是指零件承受載荷後抵抗發生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。也就是說,強度是衡量零件本身承載能力(即抵抗失效能力)的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。機械零件的強度一般可以分為靜強度、疲勞強度(彎曲疲勞和接觸疲勞等)、斷裂強度、沖擊強度、高溫和低溫強度、在腐蝕條件下的強度和蠕變、膠合強度等項目。強度的試驗研究是綜合性的研究,主要是通過其應力狀態來研究零部件的受。 中國田徑就是個猛劉翔。
鑄鐵的強度和硬度的關系
最佳答案1：硬度 材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。 早在1822年,Friedrich mohs提出用10種礦物來衡量世界上最硬的和最軟的物體,這是所謂的摩氏硬度計。按照他們的軟硬程度分為十級: 1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石 6)正長石 7)石英8)黃玉 9)剛玉 10)金剛石 各級之間硬度的差異不是均等的,等級之間只表示硬度的相對大小。 試驗鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦,由其表面所呈現的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法這種方法不太科學。用硬度試驗機來試驗比較准確,是現代試驗硬度常用的方法。常用的硬度測定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測試方法 硬度是衡量。 最佳答案2：樓上對強度和硬度的概念做了一個很詳細的解釋 鑄鐵就是含碳量在2.11%--6.69%之間的鐵碳合金。 他的含碳量越高 強度和硬度也就越高。 強度和硬度是成正比的 可以利用工程力學當中的應力應變關系(泊松比) 很明顯的看出來 應力=彈性模量*應變 一般是強度高,硬度也高哈。
疲勞強度和屈服強度在脆性和塑性方面的關系
何家大少說得對,脆性高就是韌性低---容易斷裂。 材料的疲勞強度時指材料在低於屈服極限的交變應力作用下,經過N次應力循環而不斷裂的最大應力值。這個概念字面上不是很好理解,通俗地說,如果材料受力是靜態應力,常常受力達到強度極限(一般強度極限值超過屈服強度值)以後才會斷裂;而如果材料受的交變應力(也就是應力的大小和方向隨時間變化的力),那就可能在低於屈服極限的應力下發生斷裂----稱為材料疲勞。疲勞斷裂時金屬軸、齒輪等構件的主要失效方式,零件的疲勞常常是由零件本身存在缺陷如有尖角、劃痕、內部夾渣等,這些缺陷在較低應力作用下稱為裂紋源,隨著交替變化的應力作用,裂紋源逐漸發展成為微。 疲勞強度與重復次數塑性有關屈服強度和脆性有關聯。
鋼材強度和硬度的關系
1、強度和硬度有直接的關系強度越高硬度也就越高成正比。2、強度和硬度是可以換算的。3、你可到網路文庫或標准網去下載GB/T1172-1999黑色金屬硬度及強度換算值的標准。4、我經常要用的但是這個文件是PDF的無法發給你很抱歉只能讓你自己去下載了。 在含碳量 你說的東西不太了解,但文章幫你下下來了,發到你的郵箱了. 硬度可以直接對應到強度上,強度再x這種鋼的強屈比系數,就大概知道。
墊圈 硬度300HV 屈服強度多大
硬度和屈服強度沒有必然的對應關系,不同的材料有個大致的對應關系。所以,樓主需要提供墊圈的材料,然後看看有沒有相應的資料可以查證。
鋼材受純剪切的屈服強度與拉壓屈服強度之間的關系?
剪切強度=0.6~0.8*抗拉強度即剪切強度等於0.6到0.8倍的抗拉強度機械設計手冊上有的這個只是個粗略的數字,但是通常這樣使用不會有問題的 這個應該沒有什麼關系。強度主要取決於鋼材橫截面所受的剪切應力、拉應力、壓應力,它們都各不相同。
金屬材料強度和硬度的關系
區別為yI=[一81.76+(5.11)(50)]一0.7=173.04Y2=[一81.76一(5.11)(50)]+0.7=174.44即有區間(173.04,1.44){也就是說,當碳鋼硬度為50HRC時,arb約為173.74,並且我們能以95的置信度預測此時o肯定是在(173.04,l74.44)之間,作出預測區間圖(圖2)b例如Xo=50時,其回歸值為Y一81.76+5.11x一一81.76+(5.11)(50)54金屬熱處理~,1993年第1期圖2預測區問圈C一、瓣鈴,鑄遘艙,葉凇,傑由圖可見,X。越靠近i,區間寬度越窄,予測越精密。實際上,任何強度、硬度換算表都不可能詳細給出任意的強度硬度換算數值,所以對大量實驗數據進行計算機回歸處理,得到a與HRC之間廣泛而精確的回歸關系是有實際意義的,所得到的回。
屈服強度和抗拉強度有什麼關系嗎?
一般情況下,抗拉強度越高屈服強度也越高,但也可以通過一些方法在基本不改變抗拉強度的同時來較大幅度降低屈服強度。 屈服有很多種,材料在各種應力狀態下都可能屈服,比如剪切、壓縮、拉伸、三向應力狀態。材料屈服後由彈性狀態進入塑性狀態,出。 屈服強度反映材料抵抗變形的能力抗拉強度反映材料抵抗拉伸破壞的能力。二者沒有必然聯系。
鋼筋的的拉伸強度與屈服強度的區別是什麼?
抗拉強度:當鋼材拉伸到一定程度後,鋼材抵抗變形的能力明顯降低,並在最薄弱處發生較大的塑性變形,此處試件截面迅速縮小,出現頸縮現象,直至斷裂破壞。鋼材受拉斷裂前的最大應力值稱為抗拉強度。屈服強度:當應力超過彈性極限後,變形增加較快,此時除了產生彈性變形外,還產生部分塑性變形。當應力達到B點後,塑性應變急劇增加,曲線出現一個波動的小平台,這種現象稱為屈服。這一階段的最大、最小應力分別稱為上屈服點和下屈服點。由於下屈服點的數值較為穩定,因此以它作為材料抗力的指標,稱為屈服點或屈服強度 拉伸強度是在鋼筋發生斷裂時的強度;而屈服強度則是指鋼筋發生變形時(即屈服時)的強度。