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雖然一些機器零件在其使用壽命內只可能承受靜載荷,但是大多數
機器零件承受的是隨時間變化的載荷和應力。材料在疲勞載荷作用
下的性能與在靜載荷作用下的性能明顯不同。大多數機器設計必須
考慮隨時問變化載荷,所以應考慮變載荷作用下材料的疲勞強度。
測試疲勞強度的試驗之一是莫爾旋轉梁試驗,但較之更小而輕
,加載方式是由電動機驅動梁旋轉。根據前面的知識,梁彎曲時在
凸出一側產生拉應力,而在凹陷一側產生壓應力。因此旋轉梁表面
的任何一個點在變載荷作用下產生由壓應力變為拉應力,又由拉應
力變為壓應力的對稱循環應力。
試驗持續在一個特定的應力水平上,直至試件部分斷裂,這時
對應的應力循環次數計為。
拉伸試驗和靜強度不能預知材料的失效,靜強度失效往往是可
以發現,并可以預知的,但是疲勞強度失效是逐步形成的,很難預
知。因此,進行機械設計必須引入疲勞強度和耐力極限。
旋轉梁試驗是在軸向拉伸試驗的基礎上通過改變試驗機上施加
的時變載荷而獲得軸向試驗試樣的力學性質的。由于拉伸試件的應
力分布均勻,該測試方法具有較好的靈活性,并可獲得較準確的數
據。對于同種材料測試結果與以往的旋轉梁試驗數據基本一致(或
略低于這些數據)。
應力一應變試驗是在應變速率可控且其值非常小的情況下進行
的,且允許材料可承受不斷變化的載荷。如果突然加載,材料吸收
能量的能力顯得非常重要。在差分單元內的能量是應變能密度(單
位體積的應變能乩),或應力一應變曲線中一定應變范圍內包圍的
面積。
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