第03章 强度改2013.ppt

§3-1 材料的疲劳特性;第一节 材料的疲劳特性;(5）应力比 (循环特性)：用来表示应力变化情况。[-1,1] ;材料疲劳的两种类别;例题1 某零件的工作应力变化如图所示，求最大应力，  最小应力，平均应力，应力幅，循环特性r。; 处于变应力作用下的零件，其破坏不仅与所能承受的应力有关，而且与应力循环次数（寿命）N有关，所承受的应力增大，则N降低。 变应力作用下，在规定的寿命（N）内， 零件发生疲劳破坏前所能承受的最大应力值称为有限疲劳极限，用σrN表示。 r—应力循环特性。 N—达到疲劳破坏时所经历的循环次数。 σrN与静应力同样是零件的机械性能指标，但与r、N有关，故常用σrN表示。 疲劳曲线：表示疲劳极限σrN与应力循环次数N（寿命）之间关系曲线称为疲劳曲线。 ;疲劳曲线2;疲劳曲线2;例题2： 45钢的对称循环疲劳强度σ-1=300MP a，N0=5×106，m=9，求：N=104，105，106时的有限寿命疲劳极限。;二、等寿命曲线（材料的极限应力线图） 为求出材料（零件）在不同的循环特性r下的疲劳极限应力值，应构造极限应力图。 如前所述，不同的循环特性r下的疲劳极限σr（例如： σ0与σ-1不同），每对应一对（r, σr),有对应极限状态平均应力σm和应力幅σa。;返回目录;返回目录;（2）极限应力线图的简化（基氏简化-折线） ;;返回目录;(4)材料极限应力图的画法： 已知： σ-1 ， σ0， σs;;第二节 机械零件的疲劳强度计算;直线A’D’G’下移→ADG直线。则零件的极限应力曲线由折线AGC构成。以下标e代表零件的应力值，则： AG的直线方程为：;Kσ——弯曲疲劳综合影响系数; ;2、零件尺寸的影响——尺寸系数 ;二、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 单向：只有一个方向的应力。 稳定：指变应力参数稳定，可能有变化，但变化幅 度很小（或有规律），不随时间变，只是偶然变化。 不稳定变应力：指参数（五个参数中的任一个、周期）随时间而变化。 计算步骤： ①?画出零件的极限应力图 ②?求出零件危险剖面上的σmin和σmax ③?由σmin、σmax求出σm和σa ④?由σm、σa在零件极限应力图上找出工作应力点 ⑤?找出M点对应的极限应力点M’ ⑥?计算安全系数;1）r=C （例如大部分转轴都属于这种情况，r=-1）;例如：如图所示，有一零件的工作点M，其循环特性为r=C，找零件工作点所对应的极限应力点。;⑤ 计算安全系数及强度条件： ;注意事项： 1）采用解析法计算时，要先确定M点是在OAG内，还是在OGC内。 在OAG区内——按疲劳强度计算Sca 在OGC区内——近似按静强度计算Sca。 2）也可以采用图解法计算，但是其精确度低。 ;2) σm=C（如受载的弹簧）;返回目录;3）σmin=C 时（如汽缸盖联接螺栓，其最小应力的为预紧力保证不漏气）。 ;说明： a.如果工作点M位于AOJ区域内，则最小应力值σmin为负值。这种情况非常少。 b.如果工作点M位于OJGI区域内，则应按疲劳强度进行计算。 c.如果工作点M位于IGC区域内，则按静强度进行计算。 ;疲劳强度计算说明 ①具体设计零件时，如果难于确定应力变化的规律时，一般采用r=C公式计算。 ; ③ 对于剪切变应力，只须把以上各公式中的正应力符号σ改为切应力符号τ即可。 ④ 如果应力循环次数N在104NN0范围内，则在作疲劳计算时，所采用的极限应力σlim应当为所要求的寿命的有限疲劳极限。即：在所有的公式中的σr 均用σrN代替（即以σ-1N代替σ-1，以σ0N代替σ0）。显然，零件的计算安全系数增大了。 ;返回目录;返回目录;返回目录;返回目录;三、单向不稳定变应力时疲劳强度计算;一般写成： ; 如果我们在所有应力σi中取一个较大且作用时较长的应力作为计算（等效）应力（假设为σ1），则以σ1为工作应力进行强度计算，则 ;设： ;例题5、钢制零件在非稳定对称循环弯曲应力下工作，材料的疲劳强度极限 ，在 时工作循环次数 ，试用疲劳损伤累积假说，估计再受 时，到疲劳破坏前还可能继续工作多少循环次数。 注：材料的应力循环基数为107； 疲劳曲线