结构或节点的疲劳强度与哪些因素有关

2020-12-29 20:22:05 字数 5245 阅读 9591

1楼:

结构的疲劳

破坏一、疲劳破坏现象

钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏,这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同

样会发生。与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原

因总会存在缺陷,而这些缺陷就成为裂缝的起源,在疲劳破坏过程中,可以认为不存在裂

纹形成这个阶段。因此,钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和最后断裂两个阶

段。裂纹的扩展是十分缓慢的,而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的。在裂纹扩

展部分,断口因经反复荷载频繁作用的磨合,表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑,而瞬面断裂

的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征。

二、影响疲劳强度的因素

在钢材的疲劳破坏中提到影响疲劳强度的主要因素是应力集中。这同样是影响钢

结构和钢构件疲劳强度的主要因素。但在钢结构和钢构件中,产生应力集中的原因则极

为复杂,因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多。

钢结构和钢构件在截面突然改变处都会产生应力集中,如梁与柱的连接节点、柱脚、

梁和柱的变截面处以及截面形孔等削弱处。此外,对于非焊接结构,有钢材表面的凹凸

麻点、刻痕,轧钢时的夹渣、分层,切割边的不平整,冷加工产生的微裂纹以及螺栓孔等

等。对于焊接结构还有焊缝外形及其缺陷,缺陷包括气孔、咬肉、夹渣、焊根、起弧和灭弧

处的不平整、焊接裂纹等等。

除此之外,还有结构和构件中的残余应力以及结构和构件所处的环境等都会对其疲

劳强度有影响。在有腐蚀性介质的环境中,疲劳裂纹扩展的速率会受到不利的影响。

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钢材疲劳强度与哪些因素有关

2楼:陈洪

我不怎么记bai

得了,但我记得,钢材的疲du劳强度zhi因焊接和非焊接而dao不同,非焊接的钢回材的疲劳强度和应力答集中程度和最大最小应力比有关,而焊接钢材的疲劳强度则和最大最小应力比是没有关系的,与应力集中程度和最大应力及最小应力或者应力幅有关.其他细节等我回学校再查书告诉你.

3楼:yy语音佛挡杀佛

主要影响因素:

1.应力集中程度

2.应力循环特征值

3.应力循环次数n

影响零件疲劳强度的因素主要有哪些

4楼:济宁钛浩机械****

影响工件疲劳寿命的因素很多,有应力集中、零件尺寸、表面状态、环境介质、加载顺序和频率等,其中前三种最为主要。

1.应力集中的影响:零件受载时,在几何形状突然变化处,如圆角、孔、凹槽等,要产生应力集中,对应力集中敏感还与材料有关,常用有效应力集中系数(可查有关手册)来考虑应力集中对疲劳强度的影响。

材料的强渡极限越高,对应力集中越敏感。如果在同一个截面上同时有几个应立集中源时,应该采用其中最大有效应力集中系数进行计算。

2.尺寸的影响:零件尺寸的大小对疲劳强度的影响可以用尺寸系数(可以查有关手册)来表示。

当其他条件相同时,尺寸越大,对零件疲劳强度的影响越显著。原因是由于材料的晶粒较粗大,出现缺陷的概率大,同时机械加工后表面冷作硬化层(对疲劳强度有利)相对较薄。

3. 表面状态的影响:零件表面质量对疲劳强度的影响可以用表面状态系数(可以查有关手册)来表示。

铸铁对于加工后的表面状态很不敏感,可以取钢的强度极限极高,表面越粗糙,表面状态系数越低,所以用高强度合金钢制造的零件,为了使疲劳强度有所提高,其表面应该有较高的加工质量。此外,还可以采取下列措施来改善表面。

钢材疲劳强度与哪些因素有关应力集中程度

5楼:可爱的海天管业

机械零件,如轴、复齿轮、轴承、叶片、制弹簧等,在工作过程中各点的应力随时间作性的变化,这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力(也称循环应力)。在交变应力的作用下,虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点,但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下会产生破坏的最大应力,称为疲劳强度或疲劳极限。

实际上,金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。一般试验时规定,钢在经受10ˇ7次、非铁(有色)金属材料经受10ˇ8次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时,所得的疲劳强度用σ–1表示。

疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计,在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏,而且疲劳破坏前没有明显的变形,所以疲劳破坏经常造成重大事故,所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。

影响钢材疲劳强度的主要因素有哪些

6楼:月似当时

1、尺寸效应

材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

2、冶金缺陷

冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源,会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。

3、腐蚀介质

弹簧在腐蚀介质中工作时,由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源,在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢,疲劳极限仅为空气中的10%~25%。

在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用抗腐蚀性能高的材料,如不锈钢、非铁金属,或者表面加保护层,如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。

扩展资料

构件截面改变越激烈,应力集中系数就越大。因此工程上常采用改变构件外形尺寸的方法来减小应力集中。如采用较大的过渡圆角半径,使截面的改变尽量缓慢,如果圆角半径太大而影响装配时,可采用间隔环。

既降低了应力集中又不影响轴与轴承的装配。此外还可采用凹圆角或卸载槽以达到应力平缓过渡。

设计构件外形时,应尽量避免带有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然变化处(阶梯轴),当结构需要直角时,可在直径较大的轴段上开卸载槽或退刀槽减小应力集中;当轴与轮毂采用静配合时,可在轮毂上开减荷槽或增大配合部分轴的直径,并采用圆角过渡,从而可缩小轮毂与轴的刚度差距,减缓配合面边缘处的应力集中。

一般说,构件表层的应力都很大,例如在承受弯曲和扭转的构件中,其最大应力均发生在构件的表层。同时由于加工的原因,构件表层的刀痕或损伤处,又将引起应力集中。

因此,对疲劳强度要求高的构件,应采用精加工方法,以获得较高的表面质量。特别是对高强度钢这类对应力集中比较敏感的材料,其加工更需要精细。

7楼:匿名用户

主要影响因素如下:

1、屈服强度。材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高。

2、尺寸效应。材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。

3、温度。碳钢的疲劳强度,从室温到120℃时下降,从120℃到350℃又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时没有疲劳极限。

疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计,在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏,而且疲劳破坏前没有明显的变形,所以疲劳破坏经常造成重大事故,所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。

自此以后,人们发现疲劳是许多机械零部件(例如在高强度周期性循环载荷下运行的涡轮机和其他旋转设备)失效的罪魁祸首。

8楼:鹅子野心

材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说,细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。

9楼:笃行在路上

温度还有就是环境的应力,

还有就是他所承载的重量

10楼:布忧卡卡无从

钢材的疲劳强度取决于应力集中和应力循环次数。截面几何形状处的应力集中尤为不利。

疲劳强度都有哪些影响因素?

11楼:济宁钛浩机械****

疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力,称为疲劳强度或疲劳极限。实际上,金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。

影响疲劳强度的因素:

1、屈服强度

材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说,细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。

2、表面状态

最大应力多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。

材料表面粗糙度愈小,应力集中愈小,疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加,疲劳极限下降。

在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同,如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时,由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度。

对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。

3、尺寸效应

材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

4、冶金缺陷

冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源,会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。

5、腐蚀介质

弹簧在腐蚀介质中工作时,由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源,在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢,疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响,不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关,而且与工作寿命有关。

所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时,应将工作寿命考虑进去。

在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用抗腐蚀性能高的材料,如不锈钢、非铁金属,或者表面加保护层,如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。

6、温度

碳钢的疲劳强度,从室温到120℃时下降,从120℃到350℃又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧,要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下,钢的疲劳极限有所增加。

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