文档介绍：机械零件的疲劳强度机械零件的疲劳强度§ 3— 1 疲劳断裂的特征§ § 3 3—— 1 1 疲劳断裂的特征疲劳断裂的特征疲劳强度计算方法: 1、安全——寿命设计 2、破损——安全设计一、失效形式:疲劳断裂二、疲劳破坏特征: 1、断裂过程: ①产生初始裂纹(应力较大处) ②裂纹尖端在切应力作用下,反复扩展,直至产生疲劳裂纹。 2 、断裂面: ①光滑区(疲劳发展区) ②粗糙区(脆性断裂区) 3、无明显塑性变形的脆性突然断裂 4 、破坏时的应力(疲劳极限)远小于材料的屈服极限三、疲劳破坏的机理: 损伤的累积四、影响因素: 不仅与材料性能有关,变应力的循环特性,应力循环次数,应力幅(应力集中、表面状态、零件尺寸)都对疲劳极限有很大影响。§ 3—2 材料的疲劳曲线和极限应力图§ § 3 3——2 2 材料的疲劳曲线和极限应力图材料的疲劳曲线和极限应力图)( NN????——疲劳极限,循环变应力下应力循环 N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳寿命( N)——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数疲劳曲线: 应力循环特性一定时,材料的疲劳极限与应力循环次数之间关系的曲线一、疲劳曲线 O ?? NN 0NN ??有限寿命区??N 无限寿命区 No —循环基数—持久极限?? 1、有限寿命区当N<103(104) —低周循环,疲劳极限接近于屈服极限, 按静强度计算当——高周循环疲劳随循环次数↑疲劳极限↓ 0 43)10 (10NN??O ?? NN 0NN ??有限寿命区??N 无限寿命区注意:有色金属和高强度合金钢无无限寿命区。 2 无限寿命区 0NN?????? N——持久极限对称循环: 脉动循环: 0? 0? 1?? 1??O ?? NN 0NN ??有限寿命区??N 无限寿命区 3 疲劳曲线方程)) 10 ( 10 ( 0 43NN??CN N m mN???? 0????????????? N mNKN N 0m NN N K 0?——寿命系数∴疲劳极限几点说明: ①No 硬度≤350HBS 钢, No=10 7≥350HBS 钢, No=(10 - 25)x10 7 有色金属(无水平部分), 规定当 No>25x10 7时,近似为无限寿命区②m—指数与应力与材料的种类有关。钢m=9 ——拉、弯应力、剪应力 m=6 ——接触应力青铜 m=9 ——弯曲应力 m=8 ——接触应力③应力循环特性越大,材料的疲劳极限与持久极限越大, 对零件强度越有利。对称循环(应力循环特性=-1 )最不利二、材料的疲劳极限应力图 am???对任何材料(标准试件)而言,对不同的应力循环特性下有不同的持久极限,即每种应力循环特性下都对应着该材料的最大应力,再由应力循环特性可求出和、 max min ???????? max 以为横坐标、为纵坐标,即可得材料在不同应力循环特性下的极限和的关系图 m? a?——同一种材料在不同的应力循环特性下的疲劳极限图,此时 N=N 0m? a? a? m?曲线上的点对应着不同应力循环特性下的材料疲劳极限: A ——对称疲劳极限点 B ——脉动疲劳极限点 S ——屈服极限点 F ——强度极限点 45 ° O????? B? s 45 °C? mB ??????? G' A' D' ? a ABES F 对称极限点强度极限点脉动疲劳极限点屈服极限点简化极限应力线图: ——简化极限应力图作法:考虑材料的最大应力不超过疲劳极限,得及延长线考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限,得),0( 1??A 1 max ,1,0 ???????????? m)0,( BF? 1,,0 lim max?????????? m a)2 ,2 ( 00??B22 max ???????? ma0??2 0????? ma)0,( sS? ABES ES AB