CH7-2机械零件的疲劳强度.ppt

7.1 变应力 7.2疲劳破坏的特征 7.3疲劳曲线 7.4疲劳极限应力图（等寿命疲劳曲线） 7.5影响机械零件强度的主要因素 7.6 零件的许用疲劳极限应力简图 7.7稳定变应力时安全系数的计算 注意问题： * 在缺乏数据时 * 钢的强度极限愈高，表面愈粗糙，表面状态系数愈低。所以在采用高强度钢时，常用提高表面加工质量的方法来提高零件的疲劳强度。铸铁对加工的表面状态极不敏感，一般取： * 常用的改善表面状态措施有：淬火、渗碳、渗氮等热处理工艺，以及抛光、喷丸、滚压等表面强化处理工艺。改善后的表面强化系数通常大于1，一般取1。 4.综合影响系数 * 实验表明，应力集中、零件尺寸和表面状态都只对应力幅产生影响，而对平均应力没有明显影响。 注意问题： * 计算时，零件的工作应力要乘以综合影响系数，或材料极限应力幅要除以综合影响系数。 对材料的简化疲劳极限图，考虑疲劳强度的综合影响系数 或 和寿命系数 ，对其进行修正，得 * 是按静应力强度考虑的，不需修正。 * AB线的斜率： * 线的斜率： * 与 相同不变。 设 上的坐标为 可得 和 的直线方程： *对于剪切应力，只需用 来代替上述理论中的 即可。 单向稳定变应力 ——在每次循环中，平均应力、应力幅和循环特性，其中一项保持不变的变应力 稳定变应力——在每次循环中，平均应力、应力幅和周期都不随时间变化的变应力 解析法计算零件疲劳强度的步骤： ①根据材料及其零件危险截面处的情况画出零件的极限应力简图； ②求出危险截面工作应力的最大值 和最小值 ； ③计算 ， ，并在图中找出对应的工作应力点M( , )或N点； ④根据单向稳定类型及M( , )求出折线 上对应的极限应力( , )点，则 ； ⑤疲劳强度校核 7.7.1变应力循环特性不变 可见 必有 示例 1. 图解法 过坐标原点O（0，0）点和M( , )做一条直线与 交于 ( , )点（或N点交 为 点）。 *比例尺 应力幅安全系数 安全系数 疲劳失效 塑性破坏 2.解析法 当M点疲劳区时，过O，M两点列直线方程，联解 的方程求出交点 的坐标( , )， 得安全系数计算公式 得安全系数计算公式 当N点为于塑性区，则应屈服安全系数 注意 作图法准确性取决于作图，但可直接判断工作点所在的区域，而解析法则无法判断，所以为了安全起见，采用解析法计算时，疲劳强度和屈服强度安全系数都需要进行计算。 * 多媒体CAI课件设计基础 第一章 第7章 机械零件的疲劳强度 计划学时：2h 制作人：某某某 基本要求及重点、难点 7.1 变应力 7.2 疲劳破坏的特征 7.3σ-N疲劳曲线 7.4 疲劳极限应力图（等寿命疲劳曲线） 7.5 影响机械零件强度的主要因素 7.6 零件的许用疲劳极限应力简图 7.7 稳定变应力时安全系数的计算 基本要求: 1）变应力的类型和特征； 2）疲劳曲线及其方程； 3）材料和零件的简化极限应力图； 4）影响机械零件疲劳极限的因素； 5）稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算。 重点、难点： 1）材料和零件的简化极限应力图的画法 2）影响机械零件疲劳极限的因素； 3）单向稳定变应力下安全系数的计算。 作业: 随时间作周期性变化的应力 最大应力： 最小应力： 平均应力： 应力幅： 循环特性： 静应力 —— 对称循环应力 —— 非对称循环应力 —— 脉动循环应力 —— 在静载荷作用下，变应力示例之一 在静载荷作用下，变应力示例之二 在静载荷作用下，变应力示例之三 在一定循环特性r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏的应力最大值称为在一定循环特性下的疲劳极限。 如对称循环用，脉动循环用。 实践表明，长期处在交变应力下工作的杆件，即使用塑性较好的材料制成，且其最大工作应力远低于材料的强度极限，也常在没有明显塑性变形的情况下发生突然断裂。这种现象称为疲劳破坏。 汽锤杆疲劳破坏后的断口 裂纹源 光滑区 粗糙区 在任意给定的循环特性r条件下，表示应力循环次数N与疲劳极限的关系曲线 AB段 ——静应力强度阶段 AC段 ——低周疲劳阶段 BC段——这一阶段的疲劳破坏已伴随着塑性变形，但应力循环次数相对很小。 CD段 ——有限寿命疲劳阶段 ——有效寿命疲劳极限 *疲劳极限是指在一定循环特