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常用有效應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)考慮應(yīng)力集中對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

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常用有效應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)考慮應(yīng)力集中對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響

發(fā)布日期:2023-03-10 作者: 點(diǎn)擊:

  鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷:鋼在連續(xù)的重復(fù)荷載作用下會(huì)發(fā)生疲勞損傷,這種疲勞損傷也會(huì)發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件中。

  與鋼材的疲勞破壞不同,鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件中由于制造或結(jié)構(gòu)原因總會(huì)存在缺陷,這些缺陷成為裂紋的起源。在疲勞破壞過(guò)程中,可以認(rèn)為沒(méi)有裂紋形成階段。

  因此,鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件的疲勞破壞階段是兩個(gè)階段:裂紋擴(kuò)展和斷裂。裂紋擴(kuò)展非常緩慢,當(dāng)裂紋增長(zhǎng)到一定尺寸時(shí),斷裂瞬間完成。

  影響工件疲勞壽命的因素很多,如應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀態(tài)、環(huán)境介質(zhì)、加載順序和頻率等,其中前三者更為重要。

  1.應(yīng)力集中的影響:零件受載時(shí),幾何形狀突變的地方會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,如圓角、孔、槽等。對(duì)應(yīng)力集中的敏感性也與材料有關(guān),常用有效應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)考慮應(yīng)力集中對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。材料的強(qiáng)交叉極限越高,對(duì)應(yīng)力集中越敏感。

  如果同一截面上同時(shí)存在多個(gè)集中源,則應(yīng)采用較大的有效應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

  2.尺寸的影響:零件尺寸對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響可以用尺寸系數(shù)來(lái)表示(參考相關(guān)手冊(cè))。其他條件相同時(shí),尺寸越大,對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響越顯著。原因是材料晶粒粗大,產(chǎn)生缺陷的概率高。同時(shí),加工后表面冷作硬化層(有利于疲勞強(qiáng)度)相對(duì)較薄。

  3.表面狀態(tài)的影響:零件表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響,可以用表面狀態(tài)系數(shù)來(lái)表示。鑄鐵對(duì)加工后的表面狀態(tài)非常不敏感,鋼的強(qiáng)度極限可以很高。表面越粗糙,表面態(tài)系數(shù)越低。


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