西工大机械设计第三章ppt课件

1、3-1 资料的疲劳强度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第三章 机械零件的强度资料疲劳的两种类别资料的疲劳强度一、交变应力的描画sm平均应力； sa 应力幅值；smax 最大应力； smin 最小应力；r 应力比循环特性2minmaxmsss2minmaxasssmaxminssr描画规律性的交变应力可有5个参数，但其中只需两个参数是独立的。r = 1对称循环应力r=0脉动循环应力r=1静应力 O疲劳曲线资料的疲劳强度机械零件的疲劳大多发生在sN曲线的CD段，可用下式描画：)=rDrNNN（点D以后的疲劳曲线呈一程度线，代表着无限寿命区，其方程为

2、由于ND很大，所以在作疲劳实验时，常规定一个循环次数N0(称为循环基数)，用N0及其相对应的疲劳极限r来近似代表ND和 r，于是有：CNN0mrmrN=有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：式中， sr、N0及m的值由资料实验确定。二、 sN疲劳曲线sN疲劳曲线详细阐明)(=DCmrNNNNCNNN0rrN=m 0rNrNN =( )m极限应力线图资料的疲劳强度三、等寿命疲劳曲线极限应力线图 机械零件资料的疲劳特性除用sN曲线表示外，还可用等寿命曲线来描画。该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。在工程运用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。用AGC折线表示零件资料的极限应力线图是

3、其中一种近似方法。AG直线的方程为smasssCG直线的方程为j为试件受循环弯曲应力时的资料常数，其值由实验及下式决议：详细引见对于碳钢，j0.10.2，对于合金钢，j0.20.3。s1sajssm0012sssj机械零件的疲劳强度计算1机械零件的疲劳强度一、零件的极限应力线图 由于零件几何外形的变化、尺寸大小、加工质量及强化要素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于资料试件的疲劳极限。在不对称循环时，s是试件与零件极限应力幅的比值。 将零件资料的极限应力线图中的直线ADG 按比例向下移，成为右图所示的直线ADG，而极限应力曲线的 CG 部分，由于是按照静应力的要求来思索的，故不须进展修正。这样就

4、得到了零件的极限应力线图。详细引见 以弯曲疲劳极限的综合影响系数s表示资料对称循环弯曲疲劳极限-1与零件对称循环弯曲疲劳极限-1e的比值，即e11sssK机械零件的疲劳强度计算2机械零件的疲劳强度二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算进展零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的 smax 及 smin确定平均应力sm与应力幅sa，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应任务应力点M或N。 根据零件任务时所受的约束来确定应力能够发生的变化规律，从而决议以哪一个点来表示极限应力。机械零件能够发生的典型的应力变化规律有以下三种： 应力比为常数：r=C 平均应力为常数：sm=C 最小应力为常数：smin

5、=C详细分析相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线上的某一个点所代表的应力。),(amss计算平安系数及疲劳强度条件为SSamammaxmaxcassssss规律性不稳定变应力机械零件的疲劳强度计算3机械零件的疲劳强度三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算假设应力每循环一次都对资料的破坏起一样的作用，那么应力 s1 每循环一次对资料的损伤率即为1/N1，而循环了n1次的s1对资料的损伤率即为n1/N1。如此类推，循环了n2次的s2对资料的损伤率即为n2/N2，当损伤率到达100%时，资料即发生疲劳破坏，故对应于极限情况有：1332211NnNnNn用统计方法进展疲劳强度计算不稳定变应力非规律性规律性

6、按损伤累积假说进展疲劳强度计算详细分析机械零件的疲劳强度计算4机械零件的疲劳强度四、双向稳定变应力时的疲劳强度计算 当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力sa 和ta时，由实验得出的极限应力关系式为：12e1a2e1ass式中， ta及sa为同时作用的切向及法向应力幅的极限值。假设作用于零件上的应力幅sa及ta如图中点M表示，那么由于此任务应力点在极限以内，未到达极限条件，因此是平安的。 由于是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线 AMB 上任何一个点即代表一对极限应力sa及ta。详细推导计算平安系数：22caSSSSOMOMS机械零件的疲劳强度计算5机械零件的疲劳强度五、提高机械

7、零件疲劳强度的措施 在综合思索零件的性能要求和经济性后，采器具有高疲劳强度的资料，并配以适当的热处置和各种外表强化处置。 适当提高零件的外表质量，特别是提高有应力集中部位的外表加工 质量，必要时外表作适当的防护处置。 尽能够降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要 措施。 尽能够地减少或消除零件外表能够发生的初始裂纹的尺寸，对于延 长零件的疲劳寿命有着比提高资料性能更为显著的作用。减载槽 在不可防止地要产生较大应力集中的构造处，可采用减载槽来降低应力集中的作用。机械零件的抗断裂强度机械零件的抗断裂强度 在工程实践中，往往会发生任务应力小于许用应力时所发生的忽然断裂，这种景象称为低应

8、力脆断。 对于高强度资料，一方面是它的强度高即许用应力高，另一方面那么是它抵抗裂纹扩展的才干要随着强度的增高而下降。因此，用传统的强度实际计算高强度资料构造的强度问题，就存在一定的危险性。 断裂力学研讨带有裂纹或带有尖缺口的构造或构件的强度和变形规律的学科。 经过对大量构造断裂事故分析阐明，构造内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在缘由。为了度量含裂纹构造体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子KI或K、K和断裂韧度KIC (或KC、KC这两个新的度量目的来判别构造平安性，即：KIKIC时，裂纹不会失稳扩展。KIKIC时，裂纹失稳扩展。机机械零件的接触强度机械零件的接触强度 当两零件以点、线相接触时，其接触的部分会引起较大的应力。这部分的应力称为接触应力。 接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的。挤压应力是面接触引起的应力，是二向应力形状，而接