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1、材料力学实验设计-测自行车车轮辐条的疲劳极限一、实验目的1） 了解测定材料疲劳极限的方法。2） 了解疲劳试验中应力比的测量方法。3） 测量自行车车轮辐条在正常工作时的疲劳极限。二、实验设备1） 疲劳实验机2） 静态电阻应变仪三、实验原理自行车车轮在转动的过程中，由于要克服车轮钢圈的受压变形，车轮辐条会受都周期性变化的拉力和压力。由车轮的变形趋势可知，当辐条运动到水平位置时受到最大拉应力，当辐条运动到竖直位置时受到最大压应力。在辐条左右对称位置粘贴两个应变片，采用半桥桥路接法测辐条在水平和竖直位置时的应变和。则 在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值称为循环特征或应力比。在既定的下，若
2、式样的最大应力为，经历次循环后，发生疲劳失效，则称为最大应力为时的疲劳寿命（简称寿命）。实验表明，在统一循环特征下，最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力与寿命的关系曲线称为应力-寿命曲线或曲线。碳钢的曲线如图1.1所示。从图中看出，当应力降到某一极限值时，曲线趋进于水平线。即应力不超过时，寿命可无限增大。称为疲劳极限或持久极限，下标表示循环特征。实验表明，黑色金属试样如经历次循环仍未失效，则在增加循环次数一般也不会失效。故把次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限。而把称为循环基数。有色金属的曲线在时往往仍未趋于水平，通常规定一个循环基数，例如取，把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。 四、实验步骤1） 在自行车车轮上选取一根辐条，进行一定的表面洁净处理。2） 在辐条最小直径处左右对称的位置粘贴两片应变电阻应变片。3） 测出车轮在加载后辐条在水平和竖直位置时的应变量、。4） 计算出循环征 5） 在疲劳试验机上设定相应的值，选取一组同样规格的自行车辐条，开始试验，测出疲劳极限。6） 观察辐条试件疲劳断口特征。五、实验结果处理1）下列情况实验数据无效：载荷过高致使试样弯曲变形过大，造成中途停机；断口处有明显的夹渣致使寿命偏低。2）将所有的实验数据列表；然后以为横坐标，为纵坐标，绘制光滑的曲线。3）绘出破坏断口，指出其特征。