机械零件的强度.ppt

文档介绍：第三章机械零件的强度
本章学****要求:
1、掌握材料和零件的疲劳特性,即疲劳曲线和等寿命
疲劳曲线图;
2、能够绘制等寿命疲劳曲线图;
3、掌握材料和零件疲劳强度计算;
4、熟练应用疲劳损伤累计假说;
5、了解接触强度的计算。
杜永平
机械零件的强度
§2-1 概述
一、疲劳破坏
机械零件在循环应力作用下。即使循环应力,
应力的每次循环也仍然会对零件造成轻微的损伤。随应力循环次
数的增加,当损伤累积到一定程度时,在零件的表面或内部将出现
(萌生)裂纹。之后,裂纹又逐渐扩展直到发生完全断裂。这种缓
慢形成的破坏称为“疲劳破坏”。
“疲劳破坏”--是循环应力作用下零件的主要失效形式。
疲劳破坏的特点
a) 疲劳断裂时:受到的低于,甚至低于。
b) 断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料,还是塑性材料,均表现为脆性断裂。—更具突然性,更危险。
c)疲劳破坏是一个损伤累积的过程,需要时间。寿命可计算。
杜永平
机械零件的强度
二、材料的疲劳特性
1、疲劳极限
循环特性r一定时,应力循环N次后,材料不发生疲劳破坏时
的最大应力
2、疲劳寿命N: 材料疲劳破坏前所经历的应力循环次数。
不同或 N 不同时,疲劳极限则不同。
用表示
在疲劳强度计算中,取= 。
杜永平
机械零件的强度
即σ—N曲线
3、疲劳曲线:应力循环特性r一定得条件下,应力循环
次数N与疲劳极限σrN之间的关系曲线
σmax
B
C
D
N
ND
104
103
N0
AB段:静应力区间,B点对应的的应力循环次数大约为10 3;
BC段:随N的增大,σ max 下降,C点所对应的N值大约为10 4,这时试件断口发生塑性变形,此种破坏称为应变疲劳,或低周疲劳。
杜永平
机械零件的强度
CD段:随N的增大,σmax下降较快,这阶段称为有
限寿命阶段,也称为高周疲劳,σrN 有限寿命疲劳极限。
D点以后:D点以后的曲线趋于水平,说明随N的增
多, σmax不再下降,即到无限寿命阶段,即
σr∞:持久疲劳极限,为D点疲劳极限
ND:一般工程材料约为10 6~2510 7。
m—与材料有关的常数
C—常数
σmax
B
C
D
N
ND
104
103
N0
杜永平
机械零件的强度
4、材料的极限应力图(或等寿命曲线):描述的是在一定的应力循环次数N下,疲劳极限的应力幅与平均应力的关系曲线。
杜永平
机械零件的强度
近似代替线图形成
OA´G´C区域为安全区
A`G`C折线为疲劳极限
A’点:
A’点描述对称循环应力的疲劳极限
D’点:
D’点描述脉动循环应力的疲劳极限
横坐标任一点,即静应力
取C点:
CG’上任一点代表疲劳极限为
的变应力状况。
杜永平
机械零件的强度
5、零件的极限应力图
杜永平
机械零件的强度
三、机械零件的疲劳强度计算
(一)单向稳定变应力的机械零件疲劳强度
计算方法:
求出机械零件危险截面上的最大工作应力和最小工作应力
据和求与确定工作点(应在安全区)
强度计算:所用极限应力应是极限应力曲线AGC上某点所代表的应力。
典型应力变化规律:
循环应力的应力比为常数,即r=c
循环应力的平均应力为常数,即σm=c
循环应力的最小应力为常数,即σmin=c
杜永平
机械零件的强度