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交变应力,又称循环应力、重复应力,是随时间作周期性变化的应力。 产生的原因是荷载作周期性变化,或是荷载不变,构件作周期性运动。 • 随时间作周期性变化的应力称为交变应力。 应力每重复变化一次的过程称为一个应力循 环,重复变化的次数称为循环次数。 概述在固体力学中, 应力是描述材料内部力传递的核心物理量,其衍生的主应力、剪应力、Mises应力等概念,构成了强度分析、塑性屈服、断裂准则的理论基石。
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通过测定一组承受不同最大应力试样的疲劳寿命,以最大应力 max为纵坐标,疲劳寿命N为横坐标,即可绘出材料在交变应力下的应力—疲劳寿命曲线,即 -N曲线. 当作用在构件上的载荷大小和方向随时间周期变化时,构件内的工作应力大小和方向也随时间作用周期性变化,这种应力成为交变应力。 材料在交变应力作用下抵抗断裂的能力。 交变应力是导致疲劳断裂的主要原因,疲劳强度反映了材料对交变应力的抵抗能力。
以交变应力的定义为标题,本文将从概念、原因、测量和应用四个方面进行阐述,旨在全面解释交变应力的含义和重要性。
交变应力指的是随时间周期性变化的应力状态,通常以正弦曲线来描述。 这种应力的变化由最大应力 (maxσ)和最小应力 (minσ)定义。 一个完整的应力循环是从最大应力到最小应力再回到最大应力的过程,这个过程所需的时间称为一个周期 (T)。 交变应力的循环特征是通过应力比r来衡量的,它等于最小应力与最大应力的比值,即minσ / maxσ。 应力比r可以反映出应力循环的对称性,当r=1时,表示应力是完全对称的,而r≠1则表示不对称循环。 平均应力 (mσ)是交变应力在一个周期内的平均值,计算方法是最大应力与最小应力的代数和的一半。 应力幅 (aσ)则代表了应力变化的幅度,等于最大应力与最小应力代数差的一半。 对于对称循环,平均应力为零,而应力幅等于最大应力与最小应力的绝对值。 机械上有许多零件在工作时承受着随时间变化的应力,这种随时间做周期性变化的应力称为交变应力。 例如,内燃机的连杆等受交变载荷而产生的应力、传动轴上各点因转动而产生的随时间做周期性变化的应力等。
