第3章机械零件的强度hm.ppt

上各点： 如果 不会疲劳破坏 上各点： 如果 不会屈服破坏 对称极限点 强度极限点 脉动疲劳极限点 屈服极限点 简化极限应力线图：——简化极限应力图 作法：考虑材料的最大应力不超过疲劳极限，得 及延长线 考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，得 二、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算 不稳定变应力 规律性：机床、机械手 非规律性：汽车弹簧 ? 0 t T 规律性不稳定变应力→疲劳损伤积累假说（M.A.Miner）转换为稳定变应力。 非规律性不稳定变应力→统计强度理论→转换为规律性不稳定变应力→疲劳损伤积累假说→转换为稳定变应力 ? 0 t 　　若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力 σ1 每循环一次对材料的损伤率即为1/N1，而循环了n1次的σ1对材料的损伤率即为n1/N1。如此类推，循环了n2次的σ2对材料的损伤率即为n2/N2，……。 当损伤率达到100%时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有： 规律性不稳定变应力 疲劳损伤累积假说数学表达式： 试验证明： 1）当各个作用的应力幅无很大的差别以及无短时的强烈过载时，这个规律是正确的； 2）当各级应力先作用最大的，然后依次降低时，数学表达式等号右边将不等于1而小于1； 3）当各级应力先作用最小的，然后依次升高时 ，数学表达式等号右边将大于1。 通过大量试验，有以下关系： 解释如下： 使初始疲劳裂纹产生和使裂纹扩展所需的应力水平是不同的。 递升的变应力不易产生破坏，是由于前面施加的较小的应力对材料不但没有使初始疲劳裂纹产生，而且对材料起了强化的作用，即表达式右边的值大于1。 递减的变应力却由于开始作用了最大的变应力，引起了初始裂纹，则以后施加的应力虽然较小，单仍能够使裂纹扩展，故对材料有削弱的作用，即表达式右边的值小于1。 三、双向稳定变应力时的疲劳强度计算 对称循环稳定变应力 当零件剖面上同时作用着相位相同的纵向和切向对称循环，稳定变应力σa和τa时，经试验后极限应力关系为 σa, τa ——同时作用正应力和切应力的应力幅极限值（σ , τ同时作用 ） σ-1e , τ-1e ——为零件对称循环正应力和切应力时疲劳极限（σ , τ单独作用） 在以 的坐标系中为一个单位圆 ∴圆弧AM‘B任何一点即代表一对极限应力σ a ’和τa ‘ ，如果工作应力点M（ ）在极限圆以内，则是安全的。M点所对应的极限应力点M ’确定时，一般认为 比值不变（多数情况如此），∴ M ‘点在OM直线的延长线上，如图所示M’。 强度条件为： ——零件只受对称循环切应力时的安全系数 ——零件只受对称循环正应力时的安全系数 四、提高机械零件疲劳强度的措施 1、尽可能降低零件上应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。 2、选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺。 3、提高零件的表面质量。 4、尽可能地减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有更为显著的作用。 牢记影响应力集中的四大因素： 有效应力集中、尺寸因素、表面质量、表面强度 小结： * 第三章 机械零件的强度 强度准则是设计机械零件的最基本准则，即 。 强度问题： 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。 疲劳破坏的定义：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。 疲劳破坏的特征： 1）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； 2）即使是塑性材料，在