中科大机械工程力学教案04-2机械零部件的失效形式和材料的许用应力

§4-2机械零部件的失效形式和材料的许用应力P85材料的失效形式1.塑性屈服塑性材料的受力构件，应力达到或超过屈服点s时，产生塑性变形，将影响机器的正常工作所以，塑性屈服是材料失效的一种形式使用塑性材料制成的受力构件，工作应力达到或超过屈服点应力s，就会产生塑性屈服2.脆性断裂脆性材料的受力构件，由于变形量很小，只有构件没有断裂，都没有丧失工作能力所以，脆性断裂才是脆性材料失效的形式使脆性材料失效的应力是抗拉强度b和抗压强度bc。材料的许用应力对于任一种材料制成的构件，工作时允许承受的最大应力称为材料的许用应力，用[]表示P84为了安全工作，受力构件必需具有一定的强度储备，许用应力必须低于材料开始失效时的应力，所以塑性材料，（4-6）因为拉伸和压缩的s相同，许用拉应力和许用压应力相同因为拉伸和压缩的b和bc不同许用拉应力和许用压应力不同脆性材料，（4-7）许用拉应力（4-8）许用压应力由此可知:塑性材料许用拉应力和许用压应力相同;脆性材料许用拉应力和许用压应力不同,且[]->[]+其中n称为安全因数，是大于1的因数，其数值太大，将浪费材料；数值太小，又不安全确定安全因数要考虑以下几个因素：1．构件的重要性。重要的构件，其强度破坏会引起严重后果的构件，安全因数的数值要取得大一些许多部门的设计规范，对本部门产品中的主要受力构件的安全因数，都有合理的规定2．材料的均匀性。钢材化学成分要有严格，其力学性能较稳定，安全因素可取得小一些铸铁相反，且脆性断裂比塑性屈服有更大的危险性，安全因素要取得大一些。一般：塑性材料n＝1.5～2.0脆性材料n＝2.0～3.5P853．载荷的稳定性。静载荷，设计计算与正常受力偏差不大的载荷，安全因素可取得小一些反之，动载荷，不能精确确定工作载荷的构件，安全因素要取得大一些4．计算方法的精确性。计算误差小，安全因素可取得小一些。反之，取大值。

三、机械零部件受力失效的主要形式前面第一点讲材料失效的两种形式：塑性屈服与脆性断裂，为什么讲了材料的失效还要讲构件的失效？材料失效了构件一定失效，例材料屈服了，断裂了，构件一定不能工作了，材料失效构件也失效但构件因为受力失效，其材料不一定失效，例吊车横梁变形过大,电机不能爬坡,构件失效,材料不失效失稳弯曲的压杆，构件失效,材料不失效机械零部件由于各种原因不能正常工作称为失效例如：构件出现塑性变形、断裂，受压的细长杆件突然弯曲，轴的过量变形，带传动打滑或断裂等等工程力学课程要解决以下三个方面的失效问题1．强度失效机械零部件的塑性屈服和脆性断裂称为强度失效2．刚度失效产生过量的弹性变形称为刚度失效3．失稳受压的细长杆件突然弯曲称为失稳，又称为屈曲失效此外，在交变载荷连续反复作用下引起的破坏称为疲劳失效，这也是强度失效的一种形式这些内容将在以后的篇章中陆续介绍。—————————————————————————————————————————————§4-2机械零部件的失效形式和材料的许用应力材料的失效形式二、材料的许用应力[]1.塑性屈服塑性材料=s或0.2（4-6）[]-=[]安全系数n>1.02.脆性断裂脆性材料=b或bc（4-7）（许用拉应力）1.构件的重要性（4-8）（许用压应力）2.材料的均匀性钢材n＝1.5～2.0[]->[]+铸铁n＝2.0～3.5三、机械零部件受力失效的主要形式3.载荷的稳