文档介绍：1
第二章机械零件的疲劳强度
§2—1 载荷与应力的分类
一、载荷的分类
1)循环变载荷
2)随机变载荷
静载荷
变载荷:
载荷:1)名义载荷P
2)计算载荷 Pca=KP
载荷大小和方向是否变化
载荷理论值和实际作用效果
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随机变应力
静应力:静应力只能由静载荷产生
规律性非稳定变应力
二、应力的分类
1、应力种类
变应力:
2)非稳定变应力:a)规律性非稳定变应力、b)随机性非稳定变应力,应用书p18
1) 稳定循环变应力:应力随时间按一定规律周期性变化,而且变化幅度保持常数的变应力
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2、稳定循环变应力的基本参数和种类
b) 基本参数
应力循环特性
最大应力
最小应力
平均应力
应力幅
a) 稳定循环变应力种类:
-1< γ<+1——不对称循环变应力
γ=+1 ——静应力
γ= –1 ——对称循环变应力
γ= 0 ——脉动循环变应力
应力幅: 动载分量
平均应力:静载分量
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注意:静应力只能由静载荷产生,而变应力可能由变载荷产生,也可能由静载荷产生
名义应力——由名义载荷产生的应力
计算应力——由计算载荷产生的应力
3)名义应力和计算应力
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1、失效形式:疲劳(破坏)(断裂)
2、疲劳破坏特点:
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,断裂。
2)断裂面: ①光滑区(疲劳发展区);摩擦和挤压作用产生
②粗糙区(脆性断裂区)
3)破坏时的应力(疲劳极限)远小于材料的屈服极限
§2-2 机械零件的疲劳强度计算
一、变应力作用下机械零件的失效特
3、疲劳破坏的机理:损伤的累积(p17)
4、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,应力幅都对疲劳极限有很大影响。
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二、材料的疲劳曲线和极限应力图
——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N
1、疲劳曲线: 一批标准试件,应力循环特性一定时(通常r=-1或r=0),材料的疲劳极限与应力循环次数之间关系的曲线
No —循环基数
—持久极限
1)有限寿命区
a)当N<103(104)—低周循环疲劳,疲劳极限接近于屈服极限,按静强度计算
绝大多数通用零件,受变应力作用时,应力循环次数一般都大于104
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b)当N>103(104)——高周循环疲劳,当时随循环次数↑疲劳极限↓,是有限疲劳强度设计中应用最多的区段
2)无限寿命区
——持久极限
对称循环持久极限为:
脉动循环:
3)疲劳曲线方程
注意:1)有色金属和高强度合金钢无无限寿命区。
2)无限寿命:指零件承受的变应力水平低于或等于材料的疲劳极限,工作应力总循环次数可大于循环基数,并不是说永远不会产生破坏
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——寿命系数
∴疲劳极限
几点说明:
② m—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
① No : 材料的疲劳极限是在N=N0时求得,当N>N0时,取N=N0时计算,各种金属材料的No大致在106~25X107之间,但通常在107下求得,所以算KN时,No=107
如硬度≤350HBS钢,如N >107 取N0=107
≥350HBS钢,如N >25X107 取N0=25X107
有色金属(无水平部分),规定当N0>25x107时,取N0=25X107
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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
2、材料的疲劳极限应力图——同一种材料在不同的应力循环特性下的疲劳极限图( 图)
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