题目
已知材料的力学性能为σs=260MPa,σ-1=170MPa,φσ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图。
已知材料的力学性能为σs=260MPa,σ-1=170MPa,φσ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图。
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查简化极限应力线图的绘制方法,涉及疲劳极限、屈服强度及应力集中系数的计算与应用。
解题核心思路:
- 确定关键点坐标:简化极限应力线图由三个关键点构成:A'(对称循环疲劳极限点)、D'(脉动循环点)、C'(非对称循环屈服点)。
- 公式推导:利用应力集中系数公式 $\varphi_\sigma = \dfrac{2\sigma_{-1} - \sigma_0}{\sigma_0}$ 计算 $\sigma_0$,并结合 $\sigma_s$ 和 $\sigma_{-1}$ 确定各点坐标。
- 绘图逻辑:通过连接三点形成完整的简化极限应力线。
破题关键:
- 正确代入公式:注意公式变形时的代数运算准确性。
- 单位一致性:所有应力值单位应统一为 MPa。
步骤1:计算 $\sigma_0$
根据公式 $\varphi_\sigma = \dfrac{2\sigma_{-1} - \sigma_0}{\sigma_0}$,变形得:
$\sigma_0 = \dfrac{2\sigma_{-1}}{1 + \varphi_\sigma}$
代入 $\sigma_{-1} = 170\ \text{MPa}$,$\varphi_\sigma = 0.2$:
$\sigma_0 = \dfrac{2 \times 170}{1 + 0.2} = \dfrac{340}{1.2} \approx 283.33\ \text{MPa}$
步骤2:确定各点坐标
- A'点:对称循环疲劳极限点,坐标为 $(0, \sigma_{-1}) = (0, 170)$。
- D'点:脉动循环点,横坐标为 $\sigma_0 / 2 \approx 141.67$,纵坐标为 $\sigma_{-1} + \varphi_\sigma \cdot (\sigma_0 / 2) \approx 170 + 0.2 \times 141.67 \approx 198.33$,即 $(141.67, 198.33)$。
- C'点:非对称循环屈服点,坐标为 $(\sigma_s, 0) = (260, 0)$。
步骤3:绘图
将三点按顺序连接,形成简化极限应力线。