在機械中，將具有一定規律周期循環的應力稱為脈動循環應力。循環應力的特性用最小應力σmin 與最大應力σmax 的比值 r=σmin/σmax 表示，r稱為為循環特徵。當r=0，即σmin=0時，稱為脈動循環應力。類似的，擴展開來，最小值為零，循環特性為零的循環，稱為脈動循環。直齒圓柱齒輪傳動中，齒面接觸應力是脈動循環，齒根彎曲應力是對稱循環。
基本介紹
- 中文名：脈動循環
- 外文名：pulsating cycle
- 脈動循環：循環特性為零的循環
- 循環特徵：最小應力與最大應力的比值
- 應力集中：應力峰值遠大於計算所得的應力值
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應力循環曲線
為了研究交變應力，必須對構件內的應力隨時間而變化的規律進行分析。如果以時間為橫坐標，應力為縱坐標，在σ-t坐標系中可以畫出一條表示應力隨時間而變化規律的曲線，稱為應力循環曲線。下面對應力循環曲線的規律和特性加以討論，如圖所示。
應力循環
應力由最大值σmax變到最小值σmin，然後又回到最大值，應力每經過一個周期則稱為交變應力的一個應力循環。
平均應力
最大應力與最小應力的平均值，稱為應力循環中的平均應力，用σm表示，即：
應力振幅
最大應力與最小應力之差的一半。稱為應力循環中的應力振幅，以σn表示，即：
循環特徵
最小應力與最大應力的比值。稱為循環特徵，以
表示。即：
脈動和對稱
工程上常見的兩種應力循環是對稱循環和非對稱循環，脈動循環是非對稱循環的一種。
脈動循環
應力循環中的最大應力或最小應力為零的情況，稱為脈動循環。如圖所示的齒輪根部的應力變化曲線，其變化情況像脈搏跳動一樣。
脈動循環有以下特點：
σmax=0(或σmin=0）
σa=σm=
σmax
上面討論的均是交變正應力的變化規律，對於構件所產生的交變剪應力，上述概念都適用，只是將正應力σ改為剪應力
即可。
對稱循環
應力循環中的最大應力σmax和最小應力σmin大小相等而符號相反的情況，稱為對稱循環。例如車輪旋轉時的應力循環就是對稱循環，如圖所示。中間截面上的彎曲正應力是隨時間按正弦曲線規律變化的。
對稱循環有以下特點：
σmax=σmin
σa=σmin
σm=0
相關概念
疲勞壽命
疲勞壽命是指結構或機械直至破壞所作用的循環載荷的次數或時間。所謂疲勞破壞或疲勞失效的定義或準則是多種多樣的。
按照疲勞機理可以將影響疲勞強度或疲勞壽命的因素分成三類：
①影響局部應力應變大小的因素。如載荷特性(應力狀態、循環特性、高載效應、殘餘應力等)、零件的幾何形狀(缺口應力集中、尺寸大小)等；
②影響材料微觀結構的因素。如材料種類、熱處理狀態(影響材料的延性、缺陷分布、缺陷的種類等)、機械加工(如鍛使晶粒細化，缺陷增多；表面淬火使表面層強度增加，延性下降)等；
③影響疲勞損傷源的因素，如表面粗糙度、腐蝕和應力腐蝕等。
應力集中
在構件強度設計中所用的基本公式，一般只適用於等截面的情況。當構件有台階、溝槽，孔，缺口時，在這些部位的近旁，由於截面的急劇變化，將產生局部的高應力，應力峰值遠大於由基本公式算得的應力值。這種現象稱為應力集中，引起應力集中的台階、溝槽、孔和缺口等幾何形體統稱為應力集中因素。
應力集中的產生因素：
(1) 集中力的存在。
(2) 材料本身的不連續性。
(3) 構件在製造或裝配過程中，由於強拉伸或冷加工而引起的殘餘應力；由於熱處理而引起的殘餘應力；鑄鐵與混凝土因收縮而造成的殘餘應力及焊接加工的殘餘應力。這些殘餘應力疊加上工作應力後，有可能出現較大的應力集中。
(4) 構件中由於裝配，焊接、冷加工、磨削等而產生的裂紋。
(5) 構件在加工或運輸中的意外碰傷和刮痕。這可能會使高強度鋼因應力集中而破損。
