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应变疲劳实例
应变疲劳是指材料在反复受到应力或应变作用后发生的疲劳破
坏现象。
这种现象在我们身边随处可见，比如汽车车轮、飞机发动机叶片、建筑结构等等。
下面将介绍一些应变疲劳的实例。
1. 汽车车轮应变疲劳
汽车车轮是一个常见的应变疲劳实例。
当汽车行驶时，轮胎受到路面的冲击力，车轮也会随之受到应力的作用。
随着行驶里程的增加，车轮会发生微小的变形，这些变形会在不断的叠加下导致车轮的应变疲劳破坏。
如果车轮的应变疲劳程度过高，就会导致车轮的断裂，使得车辆无法正常行驶，甚至发生严重的交通事故。
2. 飞机发动机叶片应变疲劳
飞机发动机叶片也是一个常见的应变疲劳实例。
当飞机在高空飞行时，飞机发动机叶片会受到高速旋转产生的巨大离心力和温度的影响。
这些影响会导致叶片表面产生微小的应变，并在不断的叠加下导致叶片的应变疲劳破坏。
如果飞机发动机叶片的应变疲劳程度过高，就会导致叶片的断裂，使得飞机发动机失灵，从而威胁到乘客的生命安全。
3. 建筑结构应变疲劳
建筑结构也是一个常见的应变疲劳实例。
在风、雨、地震等自然灾害的影响下，建筑结构会受到巨大的应力和应变作用。
这些应力和应变会在结构内部产生微小的变形，并在不断的叠加下导致结构的应变疲劳破坏。
如果建筑结构的应变疲劳程度过高，就会导致结构的倒
塌，使得建筑物内部人员遭受伤害。
综上所述，应变疲劳是一种非常常见的疲劳破坏现象。
了解应变疲劳的实例可以帮助我们更好地认识应变疲劳的危害性，加强材料的疲劳强度设计，从而保障我们的生命安全。
疲劳强度实际案例分析疲劳强度实际案例分析疲劳是一种常见的身体状态，它通常是由于长时间的身体或脑力活动而引起的。
在这篇文章中，我们将通过实际案例来分析疲劳强度。
第一步：案例介绍我们的案例是关于一位办公室职员。
她每天需要长时间坐在电脑前处理文件和回复电子邮件。
最近，她开始感到疲劳，并且无法保持专注，她还注意到自己在工作时经常犯错。
第二步：疲劳原因分析这位职员的疲劳可能有多种原因。
首先，长时间坐在电脑前可能导致身体疲劳。
缺乏运动和休息会使肌肉变得僵硬，血液循环受阻，从而导致疲劳感。
其次，长时间的脑力活动也会使大脑疲劳，降低集中注意力和处理信息的能力。
第三步：疲劳强度评估我们可以通过问卷调查或使用疲劳评估工具来评估这位职员的疲劳强度。
这些工具通常会考虑到疲劳的不同方面，如身体疲劳、注意力集中度和情绪状态。
通过评估，我们可以了解疲劳的程度以及其对工作和生活的影响。
第四步：解决方案根据疲劳原因分析和疲劳强度评估的结果，我们可以提出一些解决方案来减轻这位职员的疲劳。
首先，她可以尝试经常站起来伸展身体，使用站立办公桌或定期进行简单的运动来缓解身体疲劳。
其次，她可以采取一些注意力训练的方法，如定时专注和分解任务，以提高注意力集中度。
另外，她还可以通过调整工作时间表，增加休息时间和改善睡眠质量来减轻脑力疲劳。
第五步：效果评估在实施解决方案后，我们应该评估其效果。
可以通过再次使用疲劳评估工具来评估职员的疲劳强度是否有所改善。
此外，我们还可以观察她的工作表现和身体感觉是否有所改善来判断解决方案的有效性。
通过以上步骤，我们可以对疲劳强度进行实际案例分析。
通过了解疲劳的原因、评估疲劳强度、提供解决方案并评估其效果，我们可以帮助那些遭受疲劳的人找到有效的方法来缓解疲劳，提高工作和生活质量。
疲劳强度不足发生破坏的例子：
疲劳强度不足导致发生破坏的例子有压缩机曲轴断裂案。
一座中型化肥生产公司在运行中的氮氢压缩机主轴不测断裂，造成压缩机严重破坏。
经过查勘与现场认识，事故受损设施是一台功率为1300kw的氮氢压缩机，在晚班工作时发生巨响，随即停机，看到因巨大的震动使压缩机扭转位移、曲轴箱等部分箱体发生破碎。
打开检查察到压缩机曲轴断裂，其余零件如连杆、活塞拉杆、轴瓦、瓦座、机体、曲轴箱等一大多数零件断裂或明显变形。
通过对曲轴断口检查剖析，确定为疲惫断裂，判断该机事故发生原由和过程为，运行中的压缩机曲轴疲惫断裂后，运动的断裂件对相邻零件的撞击以及强盛的惯性与震动力致使其余零零件断裂或变形破坏。
疲劳强度破坏实例
疲劳破坏在局部应力最高的部位发生，某些机械，常常由于设计、制造、装配和使用中的不合理，造成零部件过早地发生疲劳断裂。
1．锻造用水压机，特别是1600吨以下的三梁（上横梁、活动横梁及下横梁）四柱式结构的小型水压机（图1.1），由于上、下横梁与立柱形成的框架的刚度小，在锻造过程中摇晃厉害，这样，常在立柱下端应力集中处发生疲劳破坏。
图1.2为1250吨锻造水压机的立柱，材料为45钢经正火处理，立柱两端的锥台分别与上、下横梁联接，立柱有内孔，通高压液体。
该水压机投产后不到两年，有一根立柱疲劳断裂，焊修后继续使用。
另一根立柱因超载运行断裂，更换一旧立柱。
再过一年大修时，将两根立柱都换上40Cr的新立柱，三年后，一根立柱又产生疲劳裂纹（图1.2所示）。
还有一台1600吨水压机投产后一年半，一根立柱在下横梁上螺母上部退刀槽处发生疲劳断裂（图1.3）。
从上面的例子可以看出，水压机立柱的疲劳断裂，大都发生在下横梁上螺母（或锥台）与立柱光滑区的过渡圆角处，该处的应力集中最大。
水压机横梁的疲劳破坏，可以分为两种情况：下横梁及活动横梁的疲劳破坏，都发生在梁的中央部位。
因为这种横梁各截面的面积近似相等，中央截面上的弯矩最大。
例如，一台1250吨水压机投产后十年，在下横梁中央部位产生疲劳裂纹。
另一台1000吨水压机投产一年后，于活动横梁中央产生疲劳裂纹，修焊后使用了两年又开裂。
对于梯形的上横梁，最高的局部应力不在中央截面上，而在上横梁与柱套交界的圆弧处。
因此，疲劳破坏在交界圆弧处发生。
2．轧机闭式机架用于初轧机、钢坯轧机及板轧机等。
对于以强度为主要要求的轧机机架，其破坏形式是弯曲疲劳破坏。
疲劳裂纹源常发生在压下螺母孔的过渡圆弧r处（图1.4中的1处），该处的峰值应力最高。
但有些轧机（如1200薄板迭轧机）工作十年后，发现在上横梁与立柱过渡圆角处有30mm长的裂纹（图1.4中的2处）。
3．运锭车用于将罩式加热炉中的大钢锭运到初轧机前的受料辊道上，它经受冲击，热锭温度的周期变化与运送中车辆的振动。
在一次操作后，发现机架的圆角处有300mm长的裂纹（图1.5），可看出发现裂纹时，裂纹已经历了一段扩展时期。
后来，在裂纹尖端钻Φ16mm的止裂孔，从此裂纹没有发展，设备一直在使用中。
4．曲轴的强度，在很大程度上决定了发动机的可靠性和寿命。
曲轴受弯曲和扭转循环变应力的作用，疲劳是它的主要破坏形式。
对于中，低速发动机的曲轴，弯曲疲劳是主要的，但对于高速曲轴，由于有扭振，扭转疲劳可能成为主要的破坏因素。
图1.6表示一种简单曲轴的结构，对于汽车，拖拉机及多缸内燃机，曲轴结构更为复杂。
曲轴在长期工作中，疲劳裂纹常发生在内圆角及油眼处，是这里有应力集中的缘故。
5．图1.7表示汽车的半轴，其一端与车轮的凸缘部联接，另一端与差速器半轴齿轮以花键相联接。
由传动轴来的扭矩，经减速器、差速器后分配给左右半轴，从而驱动车轮，所以半轴同时传递弯矩及扭矩。
在运行过程中，经常在半轴的凸缘盘根部、半轴杆部和花键尾部附近断裂，最常见的断裂部位是在杆部的轴承圆角处。
6．运行中的涡轮机叶片（图1.8），其应力状态是很
复杂的，由气流产生弯矩及扭矩，由离心力产生拉力，特
别是振动使叶片过早地发生疲劳断裂。
对于低压级叶片，
由于叶片长，固有频率低，由叶片振动引起断裂更为常见。
叶片的疲劳裂纹源，大多在出汽边的近根处，但也有的在
叶片根部的其他地方，这是因为叶片在工作中，除承受应
力外，还有水汽腐蚀的影响。
水轮机叶片产生的裂纹，也都在叶片的出水边。
7．有些机械的联接螺栓，由于预紧力太小，而造成过早的疲劳破坏。
图1.9表示钢板连轧机后面的精切机组中的开卷机。
其中，三辊夹头机构的支承架与主机架用螺栓联接，因为机械振动，使螺帽松动，螺栓的预紧力降低。
当钢板头进入三辊机构时，螺栓承受冲击拉应力，导致冲击疲劳破坏。
断裂发生在螺栓头部与光杆交界的过渡圆角处。
8．有内部缺陷的零部件，运行中在缺陷处首先产生裂纹，从而加速疲劳断裂。
例如，一台大型四辊卷板机投产十多年后，在一次冷卷56mm厚的合金钢板时上辊折断。
上辊材料为34CrNi3Mo,最大直径780mm，长达18m，重约53吨，断裂部位接近正中，断口略有倾斜（图1.10）。
从断口看出，光亮的疲劳裂纹扩展区很小，其余都是瞬断区。
疲劳扩展区离断面外表面最近的距离为40mm，裂纹源就在疲劳区内。
因为上辊承受弯矩和扭矩，最大工作应力在辊的表面，只有当在表层下存在初始缺陷时，裂纹源才不在表面产生。
由于超载，所以瞬断区面积特别大。
9．一台新投产的120吨顶吹氧转炉，炼了几十炉钢后，倾动装置的减速机主轴发生断轴事故（图1.11），从断口看，有面积很小的疲劳扩展区，主要由于有内部缺陷，才过早发生断裂。
10．模锻液压机的液压缸属于压力容器类型，但工作循环次数远比一般压力容器为多。
多数液压缸的破坏属于高周疲劳破坏，也有属于低周疲劳破坏的。
例如，车轮轮箍厂的8000吨液压机的主缸，最初用40钢，后改用18MnMoNb合金钢，都发生疲劳破坏。
每个缸的平均寿命约为30万次（应力循环数）。
图1.12a为模锻液压机的液压缸，使用七年后出现了纵向疲劳裂纹（图上的网线部分）。
图1.12b所示的液压缸是以缸底支承的，使用循环次数达350万次后，在缸壁上出现了纵向裂纹（图上的网线部分）。
图1.12c所示的液压缸使用了三年后，在缸壁上出现了纵向裂纹（图上的网线部分），随后在凸缘和缸底的过渡圆角处又出现了疲劳裂纹。
其他液压缸也有在凸缘和缸底的过渡圆角处产生疲劳裂纹的，原因是该处的过渡圆角太小，应力集中太大。
从上面的例子可以看出，在各类设备中都可能发生疲劳破坏，它的危害是很大的。
因此，研究疲劳破坏的规律，做到合理选用和节约材料，在给定载荷条件下，使所设计的设备不产生或少产生疲劳破坏，是当前机械设计中迫切需要解决的问题。
