第3章 机械零件的疲劳强度2

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σrN——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σrN的关系曲线。持久极限如：σ0、σ-1循环基数有限寿命区无限寿命区低周高周循环§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，σrN、σr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σm与极限应力幅σa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σ-1、σ0、σs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：①——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：②N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§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：=Sσ=Sτ§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σv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σ1作用下的实际循环数在σ1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，σ-1=300MPa，m=9，N0=107，Kσ=