机械零件的强度培训课件(ppt 103页).ppt

第三章机械零件的强度,3-1材料的疲劳强度3-2机械零件的疲劳强度3-3机械零件的抗断裂强度3-4机械零件的接触强度3-5机械零件可靠性设计简介,1,2,1988年德国高铁事故,3,4,静应力：不随时间变化或变化缓慢变应力：随时间变化,2,稳定循环变应力,3-1材料的疲劳强度,5,非稳定循环变应力,随机变应力,6,max最大应力min最小应力m平均应力a应力幅r应力比（循环特性）,稳定循环变应力的参数有5个，其中只有2个参数是独立的。,7,1、非对称循环变应力（-1r2）尺寸及截面形状的影响：1,综合影响系数K,30,3-2机械零件的疲劳强度,零件的极限应力线图,31,零件的极限应力线图,已知：-1，0，s，K（循环次数N=N0时）作图如下：1）标出A（0，-1e），D（0/2,0e/2），C（s,0）三点；2）连接AD并延长；3）过C作与横轴成135的直线与AD延长线交于G点。,32,零件的极限应力线图,33,零件的极限应力线图,34,1）应力比r=C,单向稳定变应力时零件的疲劳强度,35,36,2）平均应力m=C,37,38,39,3）最小应力min=C,40,41,42,min0,43,已知：某零件材料的机械性能为-1=600MPa，0=1000MPa，S=800MPa。（1）试画出材料的简化极限应力图；（2）如果疲劳强度综合影响系数K=2.0，绘制此零件的简化极限应力图；（3）若零件所受的最大应力max=500MPa，应力循环特性系数r=0.20，求平均应力和应力幅并在图中标出工作点；（4）在上述情况下零件的计算安全系数为多少？,44,45,已知：某零件材料的机械性能为-1=600MPa，0=1000MPa，S=800MPa。（1）试画出材料的简化极限应力图；（2）如果疲劳强度综合影响系数K=2.0，绘制此零件的简化极限应力图；（3）若零件所受的最大应力max=500MPa，应力循环特性系数r=0.20，求平均应力和应力幅并在图中标出工作点；（4）在上述情况下零件的计算安全系数为多少？,46,47,已知：某零件材料的机械性能为-1=600MPa，0=1000MPa，S=800MPa。（1）试画出材料的简化极限应力图；（2）如果疲劳强度综合影响系数K=2.0，绘制此零件的简化极限应力图；（3）若零件所受的最大应力max=500MPa，应力循环特性系数r=0.20，求平均应力和应力幅并在图中标出工作点；（4）在上述情况下零件的计算安全系数为多少？,48,解：（3）,49,50,已知：某零件材料的机械性能为-1=600MPa，0=1000MPa，S=800MPa。（1）试画出材料的简化极限应力图；（2）如果疲劳强度综合影响系数K=2.0，绘制此零件的简化极限应力图；（3）若零件所受的最大应力max=500MPa，应力循环特性系数r=0.20，求平均应力和应力幅并在图中标出工作点；（4）在上述情况下零件的计算安全系数为多少？,51,1）r=0.2,52,解：（3）,1）应力比r=0.2,53,2）m=300MPa,54,解：（3）,2）平均应力m=300MPa,55,3）min=100MPa,56,3）最小应力min=100MPa,57,单向不稳定变应力下零件的疲劳强度,疲劳损伤累积假说（Miner法则）,58,正好发生破坏,未发生损坏,Miner法则,59,强度条件,60,已知：材料-1=350MPa，N0=107，m=6。,61,损伤率：,62,总损伤率：,63,在400MPa下还能循环多少次才损坏？,64,已知：材料-1=350MPa，N0=107，m=6。,双向稳定变应力时的疲劳强度计算,零件同时作用同相位的法向对称循环稳定变应力a和切向对称循环稳定变应力a,65,66,当零件承受不对称循环的双向稳定变应力时,67,已知：转轴单向转动，轴的危险截面直径为d=40mm，轴同时承受转矩T=800Nm（转矩脉动循环）和弯矩M=300Nm（弯矩对称循环），轴的材料-1=355MPa，-1=200MPa，K=2.2，K=1.8，=0.2，=0.1。求：在弯矩和转矩同时作用下的计算安全系数Sca。,68,转轴弯曲应力对称循环：,双向转动转轴扭切应力为对称循环：,单向转动转轴扭切应力为脉动循环：,69,解：,弯曲应力,扭切应力,70,71,已知：某轴的轴肩尺寸为D=54mm，d=45mm，r=3mm，表面抛光，未作强化处理，轴的材料性能S=260MPa，B=560MPa，-1=170MPa，0=283MPa。计算该轴肩的综合影响系数。,72,73,74,45,75,76,已知：某轴的轴肩尺寸为D=70mm，d=65mm，r=2mm，表面抛光，未作强化处理，轴的材料性能B=640MPa，-1=275MPa，-1=155MPa，=0.1，=0.05，调质处理，磨削加工，不经过强化处理。作用在轴上的M=1.336105Nmm，T=9.6106Nmm。计算轴肩处的综合影响系数K和轴的计算安全系数。,77,解：,弯曲应力,扭切应力,综合影响系数,78,79,3-3机械零件的抗断裂强度,断裂力学：低应力脆断问题高强度钢材和大型焊接件带有裂纹或尖缺口的结构断裂力学理论：应力强度因子KI：表征裂纹尖端应力场的强度。平面应变断裂韧度KIC：表征材料阻止裂纹失稳扩展的能力。裂纹构件安全强度准则：裂纹不会失稳扩展：KIKIC裂纹失稳扩展：KIKIC,80,3-4机械零件的接触强度,81,弹性模量E大，材料硬，则接触应力H大；宽度B大,曲率大，则接触面积大，使接触应力H下降。,最大接触应力（赫兹应力）,82,3-5机械零件可靠性设计简介,机械零件可靠性设计（概论设计）核心思想：将设计变量作为随机变量；以应力-强度干涉模型为基础；以可靠度为目标,机械零件可靠性设计（概论设计）分类：可靠性评估或分析问题可靠性设计问题,83,解：,3.2已知材料的S=260MPa，-1=170MPa，=0.2。试绘制此材料的极限应力线图。,84,3-3一圆轴的轴肩尺寸为D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限B=900MPa，屈服极限S=750MPa。试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k。,85,解：1）由附表3-2（见教材P40页），采用线性插值法，查取轴肩圆角处的理论应力集中系数=1.98。,86,附表3-2轴肩圆角处的理论应力集中系数（P40）,87,D/d,r/d,88,2）由附图3-1（见教材P41页），采用线性插值法，查取材料的敏性系数q=0.88。,附图3-1钢材的敏性系数（P41）,89,3）计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k,3-4圆轴轴肩处的尺寸为D=54mm，d=45mm，r=3mm。材料的力学系能S=260MPa，-1=170MPa，=0.2，B=420MPa。试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。,90,解：1）由附表3-2（见教材P40页），采用线性插值法，查取轴肩圆角处的理论应力集中系数=1.86。,91,附表3-2轴肩圆角处的理论应力集中系数（P40）,92,D/d,r/d,93,2）由附图3-1（见教材P41页），采用线性插值法，查取材料的敏性系数q=0.77。,附图3-1钢材的敏性系数（P41）,94,3）计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k,45,95,4）由附图3-2（见教材P42页），查取轴肩的绝对尺寸及截面形状系数=0.74。,96,5）由附图3-4（见教材P44页），查取表面质量系数=0.96。,表面磨削未作强化处理,97,6）计算影响零件疲劳极限的综合影响系数K