当零件的截面形状保持不变的情况下,如果截面尺寸增大,其疲劳极限值会呈现出一个明确的趋势。根据试验结果,我们可以观察到一个显著的现象:随着试样直径的增长,疲劳极限值呈现出下降的趋势。而且,这一现象在钢材中尤为明显,强度越高,疲劳极限下降的幅度就越显著。这就意味着,当实际的构件尺寸超出标准试样尺寸范围时,尺寸效应不容忽视,必须考虑到对疲劳极限值的影响。
在疲劳试验中,实际零件的尺寸和表面状况与标准试样存在差异。这些差异可能会导致应力集中,例如由圆角、键槽等引起的局部应力增加。因此,在评估疲劳性能时,需要引入应力集中系数K、尺寸系数ε以及表面系数β,以准确地考虑这些因素。
进一步分析尺寸影响疲劳极限降低的原因,可以列举如下:
1.随着尺寸增大,毛坯的质量问题可能更加明显,比如大尺寸毛坯中可能会含有更多的缩孔、裂纹和夹杂物。
2.大尺寸的构件表面积和表层体积相对较大,这意味着裂纹的形成位置更可能在表面或表面层下,从而增加了疲劳源的数量。
3.大尺寸零件还可能受到应力梯度的影响,这会进一步影响其疲劳性能。
综上所述,零件截面尺寸的增加确实会导致疲劳极限值的降低,这需要在设计和使用时充分考虑尺寸效应以及相关的修正系数。