ch16知识资料疲劳(3rd)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页第16章疲劳与断裂16-3图示疲劳试样，由钢制成，表面经磨削加工，强度极限=600MPa，实验时承受对称循环的轴向载荷作用，试决定试样夹持部位圆角处的有效应力扩散因数。题16-3图解：1.决定修正因数和有效应力扩散因数按照对称拉-压受载及的情况，查修正因数曲线，得 又按照及的情况，查有效应力扩散因数曲线，得 钢材的 钢材的用线性插值法，得钢材的有效应力扩散因数为 2．决定有效应力扩散因数根据修正公式，得到该试样夹持部位圆角处的有效应力扩散因数为 16-5图示钢轴，承受对称循环的弯曲应力作用。钢轴分离由合金钢和碳钢制成，前者的强度极限=1200MPa，后者的强度极限=700MPa，它们都是经粗车制成。设疲劳安全因数nf=2，试计算钢轴的许用应力[]，并举行比较。题16-5图解：1.决定各影响因数按照，查得 按照及值，查得 钢材的 钢材的利用线性插值法，求得钢材的 于是得及两种钢材的依次为 按照及值，查尺寸因数曲线，得 钢材的 钢材的利用线性插值法，可求得钢材的尺寸因数为 按照值及粗车加工情况，由表面质量因数曲线，查得 钢材的 钢材的2．计算两种钢轴的许用应力参照疲劳极限与强度极限关系的经验公式，我们取 于是得到两种钢轴的许用应力依次为（对应钢材）（对应钢材）二者比较，值基本相同。由此可见，承受交变应力作用的构件，若无精细的表面加工，却有应力扩散影响，采用高强度材料并无优越性可言。16-7图示带横孔的圆截面钢杆，承受非对称循环的轴向外力作用，该力的最大值为F，最小值为0.2F，材料的强度极限=500MPa，对称循环下拉压疲劳极限=150MPa，敏感因数=0.05，杆表面经磨削加工，疲劳安全因数nf=1.7，试计算外力F的许用值。题16-7图解：1.计算工作应力 2．决定各影响因数按照和，由16章附表2查得 按照和及磨削加工情况，由尺寸与表面质量因素曲线，依次查得 3．计算的许用值根据非对称循环工作安全因素公式 可得 外力的许用值取为 16-8图示矩形截面阶梯形杆，承受对称循环的轴向载荷作用。杆用Q275钢制成，强度极限=550MPa，屈服应力=275MPa，试利用敏感系数q决定截面变化处的有效应力扩散因数。提醒：理论应力扩散因数可由第二章查得。题16-8图解：1.求敏感系数q对于钢材，敏感系素为 其中，为缺口的曲率半径，本题；为材料常数，其值可由～曲线查得，据MPa之横标值查得，据查得，二者的平均值为 于是得 2．决定有效应力扩散因数按照及，查得理论应力扩散因数为 根据应力扩散因素与敏感因素的关系，得有效应力扩散因数为 16-9一圆柱形密圈螺旋弹簧，平均半径R=20mm，弹簧丝直径d=5mm，弹簧承受交变压力F作用，其最大值Fmax=300N，最小值Fmin=100N，弹簧用合金钢制成，强度极限=1200MPa，疲劳极限=300MPa，敏感因数=0.1，表面质量因数可取为1，试决定弹簧的工作安全因数。解：1.计算弹簧的工作应力因为 得簧丝中的切应力为 2．决定各影响因数因为簧丝为等截面杆，无应力扩散问题，故取 因为簧丝直径d<10mm，故取 3．计算弹簧的工作安全因数根据非对称循环工作安全因数公式，得 16-10图示活塞销，承受交变外力F作用，该力在最大值Fmax=52kN和最小值Fmin=-11.5kN之间变化，活塞销用铬镍合金钢制成，强度极限=960MPa，弯曲疲劳极限=430MPa，敏感因数=0.1，活塞销表面经磨削加工，试计算活塞销的工作安全因数。题16-10图解：1．外力分析活塞销所受外力如题图所示，均布载荷集度为 2．内力分析3．工作应力计算 4．决定各影响因数按照，查得 钢材的 钢材的利用线性插值法，得钢材的尺寸因数为 此外，按照构件形状和表面加工情况，可以决定有效应力扩散因数和表面质量因数，其值依次为 5．计算工作安全因数 16-12一阶梯形圆截面轴，粗、细两段的直径分离为D=50mm和d=40mm，过渡处的圆角半径R=2mm，危险截面上的内力为同相位的交变弯矩和交变扭矩，弯矩的最大值为Mmax=200N·m、最小值为Mmin=-200N·m，扭矩的最大值为Tmax=500N·m、最小值为Tmin=250N·m。轴用碳钢制成，其强度极限=500MPa，弯曲疲劳极限=200MPa，扭转疲劳极限=115MPa，敏感因数，轴表面经磨削加工，疲劳安全因数nf=2。试校核危险截面的疲劳强度