疲劳强度pdf

① 疲劳强度的理论分析

疲劳的机制可以分成三个相互关联的过程：
1. 裂纹产生
2. 裂纹延伸
3. 断裂
FEA应力分析可以预测裂纹的产生。许多其他技术，包括动态非线性有限元分析可以研究与裂纹的延伸相关的应变问题。由于设计工程师最希望从一开始就防止疲劳裂纹的出现，确定材料的疲劳强度。
裂纹开始出现的时间以及裂纹增长到足以导致零部件失效的时间由下面两个主要因素决定：零部件的材料和应力场。材料疲劳测试方法可以追溯到19 世纪，由August Wöhler 第一次系统地提出并进行了疲劳研究。标准实验室测试采用周期性载荷，例如旋转弯曲、悬臂弯曲、轴向推拉以及扭转循环。科学家和工程师将通过此类测试获得的数据绘制到图表上，得出每类应力与导致失效的周期重复次数之间的关系，或称S-N曲线。工程师可以从S-N 曲线中得出在特定周期数下材料可以承受的应力水平。
该曲线分为高周疲劳和低周疲劳两个部分。一般来说，低周疲劳发生在10,000 个周期之内。曲线的形状取决于所测试材料的类型。某些材料，例如低碳钢，在特定应力水平（称为耐疲劳度或疲劳极限）下的曲线比较平缓。不含铁的材料没有耐疲劳度极限。
大体来说，只要在设计中注意应用应力不超过已知的耐疲劳度极限，零部件一般不会在工作中出现失效。但是，耐疲劳度极限的计算不能解决可能导致局部应力集中的问题，即应力水平看起来在正常的“安全”极限以内，但仍可能导致裂纹的问题。
与通过旋转弯曲测试确定的结果相同，疲劳载荷历史可以提供关于平均应力和交替应力的信息。测试显示，裂纹延伸的速度与载荷周期和载荷平均应力的应力比率有关。裂纹仅在张力载荷下才会延伸。因此，即使载荷周期在裂纹区域产生压缩应力，也不会导致更大的损坏。但是，如果平均应力显示整个应力周期都是张力，则整个周期都会导致损坏。
许多工况载荷历史中都会有非零的平均应力。人们发明了三种平均应力修正方法，可以省去必须在不同平均应力下进行疲劳测试的麻烦：
Goodman 方法- 通常适用于脆性材料。
Gerber 方法- 通常适用于韧性材料。
Soderberg 方法- 通常最保守。
这三种方法都只能应用于所有相关联的S-N 曲线都基于完全反转载荷的情况。而且，只有所应用疲劳载荷周期的平均应力与应力范围相比很大时，修正才有意义。实验数据显示，失效判据位于Goodman 曲线和Gerber 曲线之间。这样，就需要一种实用的方法基于这两种方法并使用最保守的结果来计算失效。
疲劳寿命的计算方法
对每个设计进行物理测试明显是不现实的。在多数应用中，疲劳安全寿命设计需要预测零部件的疲劳寿命，从而确定预测的工况载荷和材料。计算机辅助工程(CAE) 程序使用三种主要方法确定总体疲劳寿命。这些方法是：
·应力寿命方法(SN)
这种方法仅基于应力水平，只使用Wöhler 方法。尽管不适用于包含塑性部位的零部件，低周疲劳的精确度也乏善可陈，但这种方法最容易实施，有丰富的数据可供使用，并且在高周疲劳中有良好的效果。
· 应变寿命(EN)
这种方法可以对局部区域的塑性变形进行更详细的分析，非常适合低周疲劳应用。但是，结果存在一些不确性。
· 线性弹性破坏力学(LEFM)
这种方法假设裂缝已经存在并且被检测到，然后根据应力强度预测裂缝的增长。借助计算机代码和定期检查，这种方法对大型结构很实用。由于易于实施并且有大量的材料数据可用，SN 是最常用的方法。
设计人员使用SN 方法计算疲劳寿命
在计算疲劳寿命时，应考虑等幅载荷和变幅载荷。
这种方法假设零部件在恒定的幅度、恒定的平均应力载荷周期下工作。通过使用SN 曲线，设计人员可以快速计算导致零部件发生失效的此类周期数量。而对于零部件需要在多种载荷下工作的情况，则可采用Miner 规则来计算每种载荷情况的损坏结果，并将所有这些损坏结果合并起来获得一个总体的破坏值。
其结果称为“损坏因子”，是一个失效分数值。零部件在D = 1.0 时发生失效，因此，如果D = 0.35，该零部件的寿命已经消耗了35%。这一理论还认为由应力周期导致的损坏与损坏在载荷历史的哪个位置发生无关，并且损坏积累速度与应力水平无关。
这种方法假设零部件在恒定的幅度、恒定的平均应力载荷周期下工作。通过使用SN 曲线，设计人员可以快速计算导致零部件发生失效的此类周期数量。
而对于零部件需要在多种载荷下工作的情况，则可采用Miner 规则来计算每种载荷情况的损坏结果，并将所有这些损坏结果合并起来获得一个总体的破坏值。其结果称为“损坏因子”，是一个失效分数值。零部件在D = 1.0 时发生失效，因此，如果D = 0.35，该零部件的寿命已经消耗了35%。这一理论还认为由应力周期导致的损坏与损坏在载荷历史的哪个位置发生无关，并且损坏积累速度与应力水平无关。
在真实的环境条件下，多数零部件承载的载荷历史是不断变化的，幅度和平均应力都是如此。因此，更为通用和现实的方法需要考虑变幅载荷，在这种情况下，应力尽管随着时间循环反复，但其幅度是变化的，这就有可能将应力分解成载荷“块”。在处理这种类型的载荷时，工程师使用一种称为“雨流法计数”的技术。附录B 讨论如何研究FEA 疲劳结果，它就雨流法计数提供了更多信息。
在通过SN 方法研究疲劳方面，FEA 提供了一些非常优秀的工具，这是因为输入由线弹性应力场组成，并且FEA 能够处理多种载荷情况交互作用的可能情形。如果要计算最坏情况的载荷环境（这是一种典型方法），系统可以提供大量不同的疲劳计算结果，包括寿命周期图、破坏图以及安全系数图。此外，FEA 可以提供较小主要交替应力除以较大主要交替应力的比率的图解（称为双轴性指示图），以及雨流矩阵图。后者是一个3D 直方图，其中的X 和Y 轴代表交替应力和平均应力，Z 轴代表每个箱所计的周期数。

② 什么是疲劳强度

木材承受重复荷载作用，而不发生破坏的最大应力。木材在作为某些用途时，疲劳强度是很重要的因素，如对铁路桥梁就很重要，每当机动车的车轮经过时，梁就受到循环重复的荷载。确定疲劳的准则是：①疲劳负荷寿命，即承受的应力周期数；②应力范围比，即最小与最大应力比；③荷载的类型，如顺纹拉伸、横纹拉伸或弯曲等等。关键是确定其能承受的最大应力。假如规定了无限期的疲劳负荷寿命，就不应超过疲劳极限应力，这就是应力低于假定木材能承受无限的应力周期数。疲劳应力的重复可采用不同应力范围比的形式，例如从零至某规定的应力值，或从某规定的应力值至相同方向较高的应力值。可以是部分的或全部的交变。部分的交变应力，即重复应力在两个方向上大小不同。全部交变应力，是在两个方向上大小相等，也就是最严竣的荷载情况。试验证明，无疵直纹木材受到2×106周的弯曲，其强度是静力试验相同试样强度的60%。木节和斜纹降低木材的疲劳强度，具有小木节的试样，估计强度比为50～90%时，经疲劳试验结果，疲劳强度约为无疵直纹试样静力弯曲强度的50%；具1/12坡度的斜纹试样试验结果为静力弯曲试验值的45%。如果节子和斜纹同时存在，则疲劳强度约为静力弯曲试验强度的30%。

平吸式煤气发生炉

见木材气化。

③ 疲劳强度和屈服强度在脆性和塑性方面的关系

何家大少说得对，脆性高就是韧性低---容易断裂。 材料的疲劳强度时指材料在低于屈服极限的交变应力作用下，经过N次应力循环而不断裂的最大应力值。这个概念字面上不是很好理解，通俗地说，如果材料受力是静态应力，常常受力达到强度极限（一般强度极限值超过屈服强度值）以后才会断裂；而如果材料受的交变应力（也就是应力的大小和方向随时间变化的力），那就可能在低于屈服极限的应力下发生断裂----称为材料疲劳。疲劳断裂时金属轴、齿轮等构件的主要失效方式，零件的疲劳常常是由零件本身存在缺陷如有尖角、划痕、内部夹渣等，这些缺陷在较低应力作用下称为裂纹源，随着交替变化的应力作用，裂纹源逐渐发展成为微小裂纹---裂纹不断扩展，直至断开。由此可以得知，影响疲劳强度的主要因素一是交变应力的性质（大小和变化规律），二是循环次数N，三是材料质量（包括内部质量和加工表面，还包括工件结构比如尽量减少锐角），与塑性和脆性直接关系不大。但是，一般来说塑性好的材料不容易断裂，也就是说脆性低，裂纹不容易扩展，从这方面说，塑性好的材料能够延缓裂纹的发生和扩展，推迟疲劳断裂的时间，对疲劳强度值的影响是不太明显的。脆性与疲劳强度的关系与塑性相反，但是对于强度值影响一样不大。提高疲劳强度有效的方法是：1-提高材料质量，如加工是尽可能表面粗糙度越小，不要留下划痕；材料内部致密均匀无缺陷；2-提高材料的强度极限。时间证明疲劳强度与强度极限是正相关；3-是工件表面呈压应力状态。表面压应力使得裂纹不容易在表面产生（拉应力导致裂纹）。屈服强度是材料产生明显塑性变形时的应力（对照应力-应变图就看的很清楚）。一般脆性材料如陶瓷，由于脆性很高，没有明显的塑性变形就断裂了，所以就没有尚未的屈服强度。因此，屈服强度只有塑性材料才有。不知说清楚了吗？涉及较多力学性能指标的概念，有问题再交流

④ 疲劳强度计算公式

疲劳强度计算公式N<=Ns（Ns为疲劳曲线上材料屈服极限σ [s]）。

在疲劳试验中，实际零件尺寸和表面状态与试样有差异，常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，所以，在使用时必须引入应力集中系数K、尺寸系数ε和表面系数β。

⑤ 什么是疲劳强度

疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限

⑥ 疲劳强度和屈服强度在脆性和塑性方面的关系

铸铁的强度和硬度的关系
楼上对强度和硬度的概念做了一个很详细的解释铸铁就是含碳量在2.11%--6.69%之间的铁碳合金。 他的含碳量越高 强度和硬度也就越高。 强度和硬度是成正比的 可以利用工程力学当中的应力应变关系(泊松比) 很明显的看出来应力=弹性模量*应变 硬度材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。早在1822年,Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,。 一般是强度高,硬度也高哈。
冲击强度与硬度有什么关系
材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出 强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说,强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度(弯曲疲劳和接触疲劳等)、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究,主要是通过其应力状态来研究零部件的受。 中国田径就是个猛刘翔。
铸铁的强度和硬度的关系
最佳答案1：硬度 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。 早在1822年,Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级: 1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)萤石 5)磷灰石 6)正长石 7)石英8)黄玉 9)刚玉 10)金刚石 各级之间硬度的差异不是均等的,等级之间只表示硬度的相对大小。 试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法 硬度是衡量。 最佳答案2：楼上对强度和硬度的概念做了一个很详细的解释 铸铁就是含碳量在2.11%--6.69%之间的铁碳合金。 他的含碳量越高 强度和硬度也就越高。 强度和硬度是成正比的 可以利用工程力学当中的应力应变关系(泊松比) 很明显的看出来 应力=弹性模量*应变 一般是强度高,硬度也高哈。
疲劳强度和屈服强度在脆性和塑性方面的关系
何家大少说得对,脆性高就是韧性低---容易断裂。 材料的疲劳强度时指材料在低于屈服极限的交变应力作用下,经过N次应力循环而不断裂的最大应力值。这个概念字面上不是很好理解,通俗地说,如果材料受力是静态应力,常常受力达到强度极限(一般强度极限值超过屈服强度值)以后才会断裂;而如果材料受的交变应力(也就是应力的大小和方向随时间变化的力),那就可能在低于屈服极限的应力下发生断裂----称为材料疲劳。疲劳断裂时金属轴、齿轮等构件的主要失效方式,零件的疲劳常常是由零件本身存在缺陷如有尖角、划痕、内部夹渣等,这些缺陷在较低应力作用下称为裂纹源,随着交替变化的应力作用,裂纹源逐渐发展成为微。 疲劳强度与重复次数塑性有关屈服强度和脆性有关联。
钢材强度和硬度的关系
1、强度和硬度有直接的关系强度越高硬度也就越高成正比。2、强度和硬度是可以换算的。3、你可到网络文库或标准网去下载GB/T1172-1999黑色金属硬度及强度换算值的标准。4、我经常要用的但是这个文件是PDF的无法发给你很抱歉只能让你自己去下载了。 在含碳量 你说的东西不太了解,但文章帮你下下来了,发到你的邮箱了. 硬度可以直接对应到强度上,强度再x这种钢的强屈比系数,就大概知道。
垫圈 硬度300HV 屈服强度多大
硬度和屈服强度没有必然的对应关系,不同的材料有个大致的对应关系。所以,楼主需要提供垫圈的材料,然后看看有没有相应的资料可以查证。
钢材受纯剪切的屈服强度与拉压屈服强度之间的关系?
剪切强度=0.6~0.8*抗拉强度即剪切强度等于0.6到0.8倍的抗拉强度机械设计手册上有的这个只是个粗略的数字,但是通常这样使用不会有问题的 这个应该没有什么关系。强度主要取决于钢材横截面所受的剪切应力、拉应力、压应力,它们都各不相同。
金属材料强度和硬度的关系
区别为yI=[一81.76+(5.11)(50)]一0.7=173.04Y2=[一81.76一(5.11)(50)]+0.7=174.44即有区间(173.04,1.44){也就是说,当碳钢硬度为50HRC时,arb约为173.74,并且我们能以95的置信度预测此时o肯定是在(173.04,l74.44)之间,作出预测区间图(图2)b例如Xo=50时,其回归值为Y一81.76+5.11x一一81.76+(5.11)(50)54金属热处理~,1993年第1期图2预测区问圈C一、瓣铃,铸遘舱,叶凇,杰由图可见,X。越靠近i,区间宽度越窄,予测越精密。实际上,任何强度、硬度换算表都不可能详细给出任意的强度硬度换算数值,所以对大量实验数据进行计算机回归处理,得到a与HRC之间广泛而精确的回归关系是有实际意义的,所得到的回。
屈服强度和抗拉强度有什么关系吗?
一般情况下,抗拉强度越高屈服强度也越高,但也可以通过一些方法在基本不改变抗拉强度的同时来较大幅度降低屈服强度。 屈服有很多种,材料在各种应力状态下都可能屈服,比如剪切、压缩、拉伸、三向应力状态。材料屈服后由弹性状态进入塑性状态,出。 屈服强度反映材料抵抗变形的能力抗拉强度反映材料抵抗拉伸破坏的能力。二者没有必然联系。
钢筋的的拉伸强度与屈服强度的区别是什么?
抗拉强度:当钢材拉伸到一定程度后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为抗拉强度。屈服强度:当应力超过弹性极限后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度 拉伸强度是在钢筋发生断裂时的强度;而屈服强度则是指钢筋发生变形时(即屈服时)的强度。