交變應力
關注創建者：KHAN_5339 創建時間：2020-09-03
交變應力的視頻教程
材料力學下冊課程合集（包含講解與例題）
（2）彎扭組合變形 五、壓桿穩定性1 （1）壓桿穩定的概念 （2）細長壓桿的臨界力 （3）歐拉公式的應用范圍（經驗公式） （4）壓桿的臨界應力 六、壓桿穩定性2 （1）壓桿的穩定性計算例題講解 （2）提高壓桿穩定性的措施 七、動載荷 （1）動載荷的概念 （2）構建具有簡單慣性力是的動載荷問題 （3）構件受沖擊時的動載荷問題 （4）例題講解 八、交變應力 （1）交變應力與疲勞破環的概念
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交變應力的實例教程
（二）、交變應力
在上述交變載荷作用下，構件內部的應力也將是周期性變化的“交變應力”。
當交變應力規則地變化時，可以用正弦波形表示應力隨時間變化的情況。由圖可見，交變應力在兩個極值之間作用周期性的變化。這兩個極值中大的一個叫做“最大應力”，小的一個叫做“最小應力”。
交變應力每作一個周期性變化，叫做“應力循環”。為了說明交變應力的變化規律，通常用最小應力和最大應力的比值來表示，即：，這個比值叫“循環特征”（或“應力比”）。
在每一個循環中，當最大應力和最小應力相等而符號相反時，這樣一種應力循環叫“對稱循環”。當應力變化是時有時無，即從零到最大值，又從最大值至零，這種最小值為零的應力叫做“脈動循環”。當循環特征為任意數值時，此種應力循環屬“非對稱循環”
三、材料的疲勞極限和曲線
材料在一定循環特征下，可以承受無限次應力循環而不發生破壞的最大應力，叫做材料的疲勞極限。
每一種材料的疲勞極限必須通過試驗來測定。下面以對稱循環旋轉彎曲疲勞極限的測定方法為例作簡單介紹。
對于鋼材，當循環次數N越大時，曲線逐漸趨于水平，即有一條水平漸近線（圖6）。水平漸近線所對應的縱坐標，就是對稱循環的疲勞極限。
四、影響飛機結構疲勞強度的因素
根據部隊和工廠維修實踐，影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面：
（一）應力集中的影響
大量破壞事例證明：應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素，疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
（二）表面加工質量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
（三）裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
展開 這種起落一次交變一次的載荷，稱為地－空－地循環載荷。這是一種時間長、幅值大的載荷。
4.著陸撞擊載荷
它是由于飛機著陸接地后，起落架的彈性引起飛機顛簸加到飛機上的重復載荷。
5.地面滑行載荷
它是由于飛機在地面滑行時因跑道不平引起顛簸，或由于剎車、轉彎、牽引等地面操縱而加到飛機上的重復載荷。
6.座艙增壓載荷
這是由于座艙增壓和卸壓，而加給座艙周圍構件的重復載荷。
在以上幾種疲勞載荷中，對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。
（二）、交變應力
在上述交變載荷作用下，構件內部的應力也將是周期性變化的“交變應力”。
當交變應力規則地變化時，可以用正弦波形表示應力隨時間變化的情況。由圖可見，交變應力在兩個極值之間作用周期性的變化。這兩個極值中大的一個叫做“最大應力”，小的一個叫做“最小應力”。
交變應力每作一個周期性變化，叫做“應力循環”。為了說明交變應力的變化規律，通常用最小應力和最大應力的比值來表示，即：，這個比值叫“循環特征”（或“應力比”）。
在每一個循環中，當最大應力和最小應力相等而符號相反時，這樣一種應力循環叫“對稱循環”。當應力變化是時有時無，即從零到最大值，又從最大值至零，這種最小值為零的應力叫做“脈動循環”。當循環特征為任意數值時，此種應力循環屬“非對稱循環”
三、材料的疲勞極限和曲線
材料在一定循環特征下，可以承受無限次應力循環而不發生破壞的最大應力，叫做材料的疲勞極限。
每一種材料的疲勞極限必須通過試驗來測定。下面以對稱循環旋轉彎曲疲勞極限的測定方法為例作簡單介紹。
對于鋼材，當循環次數N越大時，曲線逐漸趨于水平，即有一條水平漸近線（圖6）。
展開 突風載荷
它是由于飛機在不穩定氣流中飛行時，受到不同方向和不同強度的突風作用而使飛機承受的氣動交變載荷。
3. 地-空-地循環載荷
飛機在地面停放或在地面滑行時，機翼在本身重量和設備重量作用下，承受向下的彎矩，但飛機離地起飛后，機翼在升力作用下，承受向上的彎矩。這種起落一次交變一次的載荷，稱為地-空-地循環載荷。這是一種時間長、幅值大的載荷。
4. 著陸撞擊載荷
它是由于飛機著陸接地后，起落架的彈性引起飛機顛簸加到飛機上的重復載荷。
5. 地面滑行載荷
它是由于飛機在地面滑行時因跑道不平引起顛簸，或由于剎車、轉彎、牽引等地面操縱而加到飛機上的重復載荷。
6. 座艙增壓載荷
這是由于座艙增壓和卸壓，而加給座艙周圍構件的重復載荷。
在以上幾種疲勞載荷中，對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。
(二)、交變應力
在上述交變載荷作用下，構件內部的應力也將是周期性變化的“交變應力”。
當交變應力規則地變化時，可以用正弦波形表示應力隨時間變化的情況。由圖1可見，交變應力在兩個極值之間作用周期性的變化。這兩個極值中大的一個叫做“最大應力”，小的一個叫做“最小應力”。
圖1 交變應力
交變應力每作一個周期性變化，叫做“應力循環”。為了說明交變應力的變化規律，通常用最小應力和最大應力的比值來表示，即：這個比值叫“循環特征”(或“應力比”)。
在每一個循環中，當最大應力和最小應力相等而符號相反時，這樣一種應力循環叫“對稱循環”。當應力變化是時有時無，即從零到最大值，又從最大值至零，這種最小值為零的應力叫做“脈動循環”。當循環特征為任意數值時，此種應力循環屬“非對稱循環”。
展開 彗星式客機蒙皮破壞處
由于方形邊角的設計會產生極大的應力集中現象，在反復的沖擊下會導致蒙皮發生疲勞斷裂，最終引發事故。對該空難事故的調查，讓人類真正開始注意到金屬疲勞分析的重要性。這則故事很好地闡述了疲勞破壞的定義：零件由于交變載荷的反復作用，在它所承受的交變應力尚未達到靜強度設計的許用應力情況下就會在零件或構件的局部位置產生疲勞裂紋并擴展、最后突然斷裂?，F在回歸今天的疲勞主題，首先要讓大家明白什么是交變應力和疲勞曲線。
交變應力簡單說就是隨時間周期變化的應力。但是應力怎么變？變多少？都是一門學問，由其衍生出的一系列學名過于復雜，今天不在這介紹，大家看下圖就能明白：
各類型交變應力
在這么多的交變應力類型中，最特別的就是對稱循環應力了，因為這種交變應力的平均應力為0，循環系數r=-1，我們常說的材料疲勞曲線就是在這個應力條件下試驗得到的。
疲勞曲線，即材料的S-N曲線，是材料所承受的應力幅水平與該應力幅下發生疲勞破壞時所經歷的應力循環次數的關系曲線（如下圖）。一般來說，材料所承受的循環載荷的應力幅越小，到發生疲勞破裂時所經歷的應力循環次數越多。對于鋼材等金屬，當應力幅降至某一臨界點時，S-N曲線就會變為水平，它表明該材料可以承受無限次應力循環也不會發生斷裂，該點的應力就被稱為疲勞極限（一般我們會以10^7作為疲勞極限的參考循環周期）。
材料的S-N曲線
既然這樣，是不是有了材料的S-N曲線，就可以通過應力直接判斷其疲勞壽命？當然沒有那么簡單，前面我們說的S-N曲線是使用標準光滑試樣，在對稱循環應力下測試得到的結果曲線，但實際工況下，材料不僅尺寸、形狀和表面情況是各式各樣的，就連所受的應力肯定也是復雜多變的。影響疲勞壽命的因素有很多，最主要的就是平均應力的影響。
展開 Abaqus/View結果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應力和最小交變應力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對新建場，輸出單元積分點對應的交變應力和平均應力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
交變應力的相關專題、標簽、搜索
交變應力的最新內容
PART/3
虛擬試驗場技術用于結構耐久和疲勞的價值
?
編輯
使用VPG軟件進行疲勞分析，可計算在長期交變應力作用下裝甲車各個部件的疲勞壽命。分析時需要考慮應力幅值、平均應力、材料的S-N曲線等因素，根據分析結果，評估裝甲車在特定工況下的耐久性和疲勞壽命。如果發現潛在的疲勞破壞風險，需要對設計進行優化以提高耐久性。
如何給汽車零部件進行疲勞耐久測試？11個月前
熱 - 機械疲勞一體化：針對電驅動系統的功率器件（如 IGBT 模塊），開發高溫（150℃）+ 交變熱應力（開關頻率 10kHz）+ 振動的多場測試設備，評估焊料層的疲勞壽命。
4.測試自動化與智能監測
全自動化測試系統：集成機器人上下料、視覺檢測（如 AI 識別部件表面裂紋）、數據實時分析，實現 24 小時無人值守測試（如連接器插拔疲勞測試的自動化效率提升 80%）。
通過將交變應力乘以這個疲勞強度因子，可以得到一個修正后的應力值，用于更準確地預測材料的疲勞壽命。</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/8125eaa3f6e7a1c37c02c6e14c55f788.png"></p><p>除了疲勞強度因子外，平均應力也是影響疲勞壽命的一個重要因素。
3．構件受到的載荷或由載荷引起的應力的大小或方向，是隨著時間而呈周期性變化的，這類問題稱為交變應力問題。
本實例主要分析的是第三類動載荷。
對軌道梁（H型鋼）的變形破壞有三種：1、截面變形破壞即隨著受力變大，截面自內向外達到材料屈服點，發生強度破壞；2、整體失穩構件在受力情況下突然偏離原來受力變形位置，即為整體失穩；3、局部失穩即在載荷作用下，構件出現波浪形失穩。
并基于上述真實的DSP器件模型，利用有限元軟件Abaqus建立了球柵陣列BGA結構封裝體的基本模型， 分析DSP器件在不同條件下的受力情況，按照不同安裝變形、不同力學條件、不同溫度變化、綜合工況、高低溫交變循環五種工況，分別建立相應的有限元模型，分析在每種載荷作用下得到的仿真結果，并計算DSP器件在高低溫交變循環下應力疲勞情況并為工程實際中提供幫助與建議[21]。
前言
軸承座作為機械行業的關鍵支撐部件，需承受徑向力和軸向沖擊，在交變應力下易產生磨損和偏心振動等問題，其結構設計直接影響使用壽命。一個可靠的軸承座對于減輕軸的偏心振動，保證機械設備的作業具有重要作用。
傳統解析法在計算其承載性能時誤差較大，而有限元法可有效模擬復雜幾何結構，通過網格劃分實現精確計算。
壓力容器熱棘輪效應安定性分析
? 設計中的難點
‐ 平均應力和交變載荷聯合作用時，每次循環可能使容器產生一個不可逆的塑性應變增量，當塑性應變值遞增至材料塑性被耗盡時，就會發生斷裂。這種斷裂與一般的疲勞破壞不同，一般的疲勞雖也伴有局部的反復塑性變形，但不引起容器外形尺寸有宏觀變化。棘輪效應卻伴有應變的單向增量，引起容器直徑逐步增大鼓脹。
都是一門學問，由其衍生出的一系列學名過于復雜，今天不在這介紹，大家看下圖就能明白：
各類型交變應力
在這么多的交變應力類型中，最特別的就是對稱循環應力了，因為這種交變應力的平均應力為0，循環系數r=-1，我們常說的材料疲勞曲線就是在這個應力條件下試驗得到的。
安全監管層中蓄能過程監管、應急監管、安全教育、風險預防敏感性帶寬分別約為35%、50%、50%、60%,風險預防對總體風險的控制效果最好，在項目運行過程中，設備和工藝過程管理尤其重要，需降低注采過程交變應力的影響，嚴格控制注采過程的密封性，確保較高的井簡質量，井套管應采用高強度厚壁氣密封套管，防止鹽巖層蠕變被擠毀，發生氣體泄漏、坍塌等事故。
該計算實例是一種以拉、剪、壓為交變應力的彈塑性材料為研究對象，以有限元方法模擬其疲勞加載特性。具體如圖3所示。
圖3 疲勞仿真計算模型
該模型是一種長方體，其長為101 mm，寬為50mm，厚度為50 mm。該疲勞仿真計算模型的彈性模量設置為2.03×105MPa，泊松比設置為0.2。
