题目
3-2 已知材料的力学性能为 (sigma )_(s)=260MPa, _(-1)=170MPa ,φ0=0.2, 试绘制此材料的-|||-简化等寿命疲劳曲线(参见教材图 3-3 中的A`D`G`C)。

题目解答
答案

解析
本题考查简化等寿命疲劳曲线的绘制方法,核心在于确定关键点的坐标并连接成曲线。
关键知识点:
- 疲劳曲线的三段构成:对称循环疲劳极限(点A')、静强度极限(点C)、脉动循环疲劳极限(点D')。
- 脉动循环疲劳极限 $\sigma_0$ 的计算公式:$\sigma_0 = \frac{2\sigma_{-1}}{1+\varphi_0}$。
- 坐标系定义:横轴为平均应力 $\sigma_m$,纵轴为应力幅 $\sigma_a$,各点坐标需根据应力比 $r$ 和循环次数确定。
1. 确定点A'和C的坐标
- 点A':对应称循环疲劳极限 $\sigma_{-1}=170\ \text{MPa}$,此时 $\sigma_m=0$,坐标为 $(0, 170)$。
- 点C:静强度极限 $\sigma_s=260\ \text{MPa}$,循环次数 $N=1$,此时 $\sigma_a=0$,坐标为 $(260, 0)$。
2. 计算脉动循环疲劳极限 $\sigma_0$
根据公式 $\sigma_0 = \frac{2\sigma_{-1}}{1+\varphi_0}$,代入 $\sigma_{-1}=170\ \text{MPa}$,$\varphi_0=0.2$:
$\sigma_0 = \frac{2 \times 170}{1 + 0.2} = \frac{340}{1.2} \approx 283.33\ \text{MPa}.$
3. 确定点D'的坐标
脉动循环($r=0$)时,$\sigma_m = \sigma_a = \frac{\sigma_0}{2}$,故点D'坐标为:
$D'\left(\frac{283.33}{2}, \frac{283.33}{2}\right) \approx (141.67, 141.67).$
4. 绘制曲线
按以下步骤连接各点:
- A'到D':直线连接 $(0, 170)$ 和 $(141.67, 141.67)$。
- D'到G:延长线至与 $\sigma_m = \sigma_s$ 的垂线相交(教材图示方法)。
- G到C:直线连接交点 $G$ 和 $(260, 0)$。