文档介绍：沈阳工业大学备课用纸
第三章机械零件的强度
:
静应力强度:通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于
103的通用零件,均按静应力强度进行设计。(材料力学范畴
变应力强度:在变应力作用下,零件产生疲劳破坏。
沈阳工业大学备课用纸
第三章机械零件的强度
:
静应力强度:通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于
103的通用零件,均按静应力强度进行设计。(材料力学范畴
变应力强度:在变应力作用下,零件产生疲劳破坏。
:金属材料试件在交变应力作用下,经过长时间的试验而发生的破坏。
:材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力集中等导致产生了微观裂纹,称为裂纹源,在交变应力作用下,随着循环次数的增加,裂纹不断扩展,直至零件发生突然断裂。:
零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时,就可能发生破坏;
即使是塑性材料,在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。
疲劳破坏是一个损伤累积的过程,有发展的过程,需要时间。
疲劳断口分为两个区:疲劳区和脆性断裂区。
§3-1材料的疲劳特性
一、应力的分类
1、静应力:大小和方向均不随时间改变,或者变化缓慢。
2、变应力:大小或方向随时间而变化。
1)稳定循环变应力:以下各参数不随时间变化的变应力
rfT
卩均应丿J; ?a—应丿J幅值 cr
%
?nri3x—最人应丿J; ?min最小丿M丿J「」
"min
但其中只有两个参数是独立的
r=-1对称循环应
r=0脉动循环应r=1静应力
2)非稳定循环变应力:参数随时间变化的变应力
曲线可分为
(1)规律性非稳定变应力:参数按一定规律周期性变化的称为。
(2)随机变应力:随机变化的
、疲劳曲线
1、-N曲线:应力比r一定时,表示疲劳极限 “(最大应力)与循
ABBCCDD右四个区域。
其中:
AB区最大应力
变化不大,可按静应力考
虑。
Os
人多数零件)效在
点右侧区域,称高周疲劳区N>id
BC:为低周疲劳
(循环次数
JM为界分为卩
Llx■
少)区。N<10。
冇限寿命区
(CD):NvZ,循环次数N申应的极限应丿J
也称应变疲劳
;V
MR©
(疲劳破坏伴
N——条件疲劳极限□
随塑性变形)
曲线方程为
mNNC
M-材料常数
N>循环基数
环次数N之间关系的曲线。典型的疲劳曲线如下图示:
无限寿命区:nANd时,曲线为水平直线,对应的疲劳极限是一个
K-寿命系
定值,用表示。当材料受到的应力不超过 时,
数
则可以经受无限次的应力循环而不疲劳破坏。 即寿命是无限的。
——疲劳极限(J。/i
因为:N rmNC
ro
所以rNm rKNr
;N
2、等寿命疲劳曲线(极限应力线图)
图中,曲线上
任意一点的横纵坐标之和为最大应力。代表应力比为一定值的疲劳极限。
定义:循环次数一定时,应力幅与平均应力间的关系曲线。
理论疲劳曲线:
经过试验得二次曲线如下图。
即在曲线 ammaxr(寿命为循环基数汕)
Af
0
G
6孕
Cb
2
在曲线内为无限寿命。曲线外为有限寿命。
在直线CG上任何一点均有
maxmas
m—直线
疲劳强度线。其上的点表示疲劳极限应力
AG上任意点坐
标。
由力、G两点坐标可得AG线直线方程
其中
2
——0(试件受循环弯曲应力时的材料常数)
由于零件几何形
状的变化、尺寸
及强化因素等的
合金钢 影响,使得零件
的疲劳极限要小CG线 屈服强度线。其上的点表示屈服极限
于材料试件的疲
由C点坐标和直线斜角可得CG线方程
劳极限。在不对
称循环时,Kc
§3-2机械零件的疲劳强度计算
为试件与零件极
、零件的极限应力线图
限应力幅的比
引入Kc—弯曲疲劳极限的综合影响系数
值
。
1e
c-1—材料对称循环弯曲疲劳极限
c-le—零件对称循环弯曲疲劳极限
将材料的极限应力线图中直线ADG按比例Kc向下移,CG
部分按静强度考虑「故不作修正。即得零件的极限应力线图,如下故各点半标为
吩)2詰
C点处标不变
ae、me—直线
AG上任意点坐
标。
进行零件疲劳强度计算时,首先根据零件危险截面上的cmax
及cmin确定平均应力cm与应力幅ca,然后,在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应力点
M或
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。
根据零件工作时所受的约束来确
采用同样方法,可得AG直线方程:
直线CG方程为: