疲劳强度计算PPT演示课件

一、机械零件疲劳强度综合影响系数：,3-2机械零件的疲劳强度计算,材料极限应力幅与零件极限应力幅的比值。,即：,对平均应力无影响，即：,式中：零件的有效应力集中系数零件的尺寸系数零件的表面质量系数零件的强化系数,1,二、零件的等寿命疲劳曲线,只对有影响，而对无影响，在材料的极限应力图ADGC上几个特殊点以坐标计入影响。,AG许用疲劳极限曲线，GC屈服极限曲线,2,三、受单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算：,一般步骤：,1）由外载荷max、min,m、a工作应力；,2）将工作应力m、a标在零件极限应力图上，得工作应力点：M（m，a）,3）确定工作应力点M（m，a）所对应的零件的极限应力点M（me，ae）,零件的极限应力,4）计算安全系数：,3,变应力的应力比保持不变，即：r=C变应力的平均应力保持不变，即：m=C变应力的最小应力保持不变，即：min=C,零件的极限应力点的确定：按零件的载荷变化规律不同分：,4,（如转轴）,1.变应力的应力比不变时，即：,显然，直线OM上任一点的应力比均相同，M就是零件的极限应力点。,1）如果OM线与AG线交于M（me，ae），则有：,5,2）如果ON线与GC线交于N（me，ae），则有：,按静应力计算：,工作应力位于：区：疲劳强度设计区：静强度设计,6,2.变应力的平均应力保持不变，即,（如振动中的弹簧）,在零件极限应力图上表示为：平行纵坐标的一条直线。,1）如果此线与AG线交于M（me，ae），则有：,7,工作应力分布在：疲劳强度计算静强度计算,2）如果此线与GC线交于N（me，ae），则有：,按静应力计算：,8,3.变应力的最小应力保持不变，即,（如受轴向变载荷的紧螺栓）,表示为：过M点与横坐轴夹角45的一条直线。,1）如果此线与AG线交于M（me，ae），则有：,9,2）如果此线与GC线交于N（me，ae），则有：,按静应力计算：,工作应力位于：疲劳强度计算：静强度计算,10,11,5）等效应力幅,注意：,1）若零件所受应力变化规律不能确定，一般采用=C的情况计算；,2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命要求设计零件时，即应力循环次数103(104)NNo时，这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限，即应以-1N代-1，以oN代o；,3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现的两种情况；,4）对切应力上述公式同样适用，只需将改为即可；,11,四、受单向不稳定变应力时，零件的疲劳强度计算：,非规律性不稳定变应力规律性不稳定变应力,不稳定变应力,规律性不稳定变应力：变应力参数随时间做规律性变化的变应力。解题依据：疲劳损伤累积假说（曼耐尔定理），当量应力e或当量循环次数Ne计算法。,12,1.当量应力e计算法：将对应于循环次数ni的不稳定对称循环变应力转化为对应于应力循环次数N0的等效稳定对称循环变应力e，然后按稳定对称循环变应力下安全系数计算公式算出安全系数值，若满足，则安全。,13,2.当量循环次数Ne计算法：取不稳定循环诸变应力中数值最大的应力或循环次数最多的应力（对疲劳损伤影响最大的那个应力），作为计算基准应力，而将诸变应力i所对应的循环次数ni转化为当量循环次数Ne，使得应力循环Ne次后，对材料所造成的损伤与诸应力i各自循环ni次对材料所造成的损伤相当。若满足，则安全。,14,例：有一转轴危险截面上受不稳定对称循环变应力作用，如图示。转轴工作总时间为2400小时，转速n=60r/min，材料为45钢，B=650MPa,-1=300MPa,疲劳曲线指数m=9，零件疲劳强度综合影响系数,许用安全系数s=1.5，式校核该轴的强度。,15,1、取基准应力=1=150MPa2、计算各变应力的循环次数T1=10/60 x2400=400hT2=20/60 x2400=800hT3=25/60 x2400=1000h所以：N1=60nt1=60 x60 x400=0.144xN2=60nt2=60 x60 x800=0.288xN3=60nt3=60 x60 x1000=0.36x3、当量循环次数Ne,解：用当量循环次数法：,16,4、计算当量循环次数下的零件极限应力：,5、计算安全系数：,该轴强度合格,17,五、受双向稳定变应力时零件的疲劳强度计算,若零件上作用有周期相同、相位相同的对称循环正应力a和剪切应力a时，对一般结构钢，经实验得其对应的极限应力（a，a）符合下列关系：,式中：-1e：零件只受对称时的极限应力-1e：零件只受对称时的极限应力,18,注：因为是对称循环，所以：,曲线AB上任何一点都代表一对极限应力。若零件的工作应力点在极限圆以内，则是安全的。,19,20,当零件上作用的弯曲应力和扭转应力为非对称循环变应力时：,六、提