第3章+机械零件的疲劳强度1.ppt

第三章机械零件的疲劳强度 3 1疲劳断裂的过程及表面特征 3 2材料的疲劳曲线及极限应力图 3 3影响零件疲劳强度的因素 3 4零件的疲劳强度计算 第三章机械零件的疲劳强度 3 1疲劳断裂的过程及表面特征 3 1疲劳断裂的过程及表面特征 3 1疲劳断裂的过程及表面特征 过程 在疲劳源处产生疲劳裂纹 裂纹扩展 瞬时断裂 疲劳源 光滑的疲劳区 粗糙的断裂区 表面特征 光滑的疲劳区 粗糙的断裂区 3 2 材料的疲劳曲线 3 2材料的疲劳曲线及极限应力图 3 2材料 试件 的疲劳曲线及极限应力图 疲劳极限 rN 当循环特性r一定时 应力循环N次后 材料不发生疲劳破坏的最大应力值 一 疲劳极限及疲劳曲线 疲劳曲线 表示应力循环次数N与疲劳极限 rN的关系曲线 持久极限如 0 1 循环基数 3 2 疲劳曲线 3 2材料的疲劳曲线及极限应力图 疲劳曲线方程 不同r时 rN r不同 3 2 极限应力图 3 2材料的疲劳曲线及极限应力图 二 材料的极限应力图 极限应力图 当N一定 r变化时 极限平均应力 m与极限应力幅 a的关系曲线 工程中常采用简化的极限应力图 Goodman简化曲线 双折线简化法 已知 1 0 s极限应力图 3 2 极限应力图 3 2材料的疲劳曲线及极限应力图 极限应力图的作用 确定任意r时的疲劳极限 直线方程 即 将非对称循环变应力折算成对称循环变应力 直线方程 即 安全区 疲劳失效区 塑性失效区 3 3影响零件疲劳强度的因素 3 3影响零件疲劳强度的因素 3 3影响零件疲劳强度的因素 一 有效应力集中系数 二 绝对尺寸及截面形状影响系数 三 表面质量系数 对 只影响 而对无影响 3 3零件的极限应力图 3 3影响零件疲劳强度的因素 四 强化系数 五 综合影响系数 六 零件的极限应力图 都有影响 直线方程 直线方程 试件 零件 3 4零件的疲劳强度计算 3 4零件的疲劳强度计算 3 4零件的疲劳强度计算 疲劳强度计算式 变应力 稳定变应力 非稳定变应力 单向 双向 对称 非对称 对称 非对称 有规律 随机 对称 非对称 3 4 单向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 一 稳定变应力 不变 1 单向稳定变应力对称循环 关键 应用零件的极限应力图 2 单向稳定变应力非对称循环 1 画零件的极限应力图 并定出工作点M 3 4 单向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 步骤 2 根据工作应力变化规律 在极限应力图上找出其疲劳极限点M 3 计算安全系数 3 4 单向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 典型的应力变化规律 简单加载方式 M 点满足 OM 直线方程 AG直线方程 3 4 单向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 M点 静强度计算 N点 3 4 单向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 当变化规律未知时 常按处理 M点 N点 3 4 双向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 3 双向稳定变应力对称循环 零件同时受作用 定出工作点M 求出极限点M 常按即处理 3 4 双向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 计算安全系数 代入椭圆方程 S S 3 4 双向稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 仍采用上式 4 双向稳定变应力非对称循环 但其中 3 4 非稳定变应力 3 4零件的疲劳强度计算 关键 将非稳定变应力转化为稳定变应力 二 有规律非稳定对称循环变应力 步骤 1 非稳定稳定 求等效应力 v和等效循环次数nv Miner假说 2 计算安全系数 3 4 Miner假说 3 4零件的疲劳强度计算 Miner假说 疲劳损伤累积假说 零件在非稳定变应力作用下 其损伤是逐步累积的 当累积到一定程度就发生疲劳破坏 数学表达式 在 1作用下的实际循环数 在 1单独作用下的失效循环数 根据疲劳损伤率等效的条件 常数C 损伤率 3 4 Miner假说 3 4零件的疲劳强度计算 故 安全系数 3 4 例 3 4零件的疲劳强度计算 例 某一轴受有规律非稳定对称循环变应力作用 如图示 已知th 500h n 100r min 材料为45钢调质 220HBS 1 300MPa m 9 N0 107 K 2 5 S 1 5 校核其疲劳强度是否安全 二 求等效循环次数nv 解 一 计算各变应力循环次数 3 4 例 3 4零件的疲劳强度计算 三 计算安全系数 取 v 1 式中 故该轴疲劳强度够 作业一 作业一 作业 二 P41 习题3 1 一 某零件受弯曲应力作用 最大工作应力 max 300MPa 最小工作应力 min 50MPa 危险截面的综合影响系数K 1 41 0 2 s 750MPa 1 450MPa B 900MPa S 1 5 求 1 绘制零件的简化极限应力图 并在图上标出工作应力点M的位置 用直尺按比例作图 2 当r C时 校核此零件的疲劳强度是否安全 取KN 1 三 某零件在非