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不稳定变应力可分为非规律性的和规律性的两大类。
一、非规律性的不稳定变应力:其变应力参数的变化要受到很多偶然因素的影响,是随机地变化的。承受非规律的不稳定变应力的典型零件,以汽车的钢板弹簧为例。作用在它上面的载荷和应力的大小,要受到载重鞔笮 ⑿谐邓俣取⒙痔コ淦程度、路面状况以及驾驶员的技术水平等一系列因素的影响。对于这一类的问题,应根据大量的试验,求得载荷及应力的统计分布规律,然后用统计疲劳强度的方法来处理。
二、规律性的不稳定变应力:其变应力参数的变化有一个简单的规律。承受近似于规律性的不稳定变应力的零件,以专用机床的主轴、高炉上料机构的零件为例。对于这一类问题,是根据疲劳损伤累计假说进行计算的。
下面左图为一规律性的不稳定变应力的示意图。变应力σ1(对称循环变应力的最大应力,或不对称循环变应力的等效对称循环变应艿挠αΨ,以下同此)作用了n1次,σ2作用了n2次,……。把左图所示的应力图放在材料的σr-N坐标上,如下面右图所示。根据σr-N曲线,可以找出仅有σ1作用时使材料发生疲劳破坏的应力循环次数N1。假使应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用,则应力σ1每循环一次对材料的损伤率即为1/N1,而循环了n1次的σ1对材料的损伤率即为n1/N1。如此类推,循环了n2次的σ2对材料的损伤率即为n2/N2,……。
按上面左图所模如σ4小于材料的持久疲劳极限σ-1∞ ,它当然可以作用无限多次循环而不引起疲劳破坏。这就是说,小于材料持久疲劳极限的工作应力对材料不起疲劳损伤的作用,故在计算时可以不予考虑。
因为当损伤率达到100%时,材料即发生疲劳破坏,故对应于极限状况有
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