【机械设计】第3章机械零件的疲劳强度.ppt

2.解析法求安全系数 工作点位于疲劳安全区时 AE直线方程 由几何关系化简 ? 按应力幅求安全系数 对于位于塑性安全区，按照 =常数进行加载的机械零件，其安全系数的计算公式为： 例3-1 已知 试绘制此材料的 极限应力图。 解：要绘制材料的 极限应力图，必须知道 外，还应该确定 的值。 例3-2 一个由40Cr制成的零件，已知 =185MPa, =-75 MPa,表面抛光 ， =1.3， =0.9，材料的抗拉强度极限 =750MPa，屈服极限 =550MPa，疲劳极限 =351MPa。计算此零件的安全系数 是多少？ =130MPa =55 MPa 等效系数 =0.3（合金钢=0.2~0.3） 取 =1 =1.72 3.6 线性疲劳损伤积累假说及其应用 3.6.1 稳定变应力和非稳定变应力 稳定变应力 规律性非稳定变应力 随机性非稳定变应力 疲劳损伤积累图 3.6.2线性疲劳损伤积累假说 ----零件材料内部的损伤是逐渐累积的，每一次应力的作用都会使零件的寿命都受到微量的损伤,当损伤积累到一定的时候将产生疲劳断裂。 疲劳损伤率： 3.6.3 非稳定变应力下安全系数的计算方法 对于非稳定变应力作用下的疲劳强度计算问题，首先要将非稳定变应力折算成一个等效变应力 ，然后按稳定变应力的安全系数计算方法进行计算。 等效应力 通常取非稳定变应力中作用时间最长，或发挥的疲劳作用最大的应力。 假设应力 作用 次对零件的损伤作用等于等效应力 单独作用 次所产生的损伤作用。则有关系式： 规律性非稳定变应力时安全系数的计算步骤----取等效应力σv----求等效循环次数----求等效循环次数下的寿命系数和疲劳极限----按等效应力计算疲劳强度和安全系数----按最大非稳定变应力计算塑性材料屈 服强度安全系数 例3-3 45钢经过调质处理后的性能为：σ-1=307MPa，m=9，N0=5×106。现用此材料作试件进行试验，以对称循环变应力σ1=500MPa作用104次， σ2=400MPa作用105次，试计算该试件在此条件下的安全系数。若以后再以σ3=350MPa作用于试件，循环多少次才能使试件发生破坏？ 解：取 则： =104+ =2.342×104 1.814 （对称循环）， （标准试件） , 假设再以 作用次导致试件发生破坏，根据疲劳损伤积累假说有： 得到： 说明再加上 作用，还能循环 次。 作业 3-1 3-4 3-9 3-14 3-21 3-23 3-25 复习思考题1、零件的疲劳断裂过程分为哪几个过程？断裂面有何特点？何谓疲劳极限？3、什么叫疲劳曲线？分为哪几个区？Kn, N0,m,r的几何意义及如何确定？r对?rN如何影响？4、什么是极限应力图？如何绘制简化？5、影响零件疲劳强度的主要因素有哪些？如何加以修正？铸铁件为何不考虑应力集中？高强度钢零件为何表面要求加工质量较高？综合影响系数如何定义？它只影响什么？6、何谓稳定变应力、非稳定变应力？怎样对随机非稳定变应力进行处理？ 7、如何在材料的极限应力图中绘制零件的极限应力图？应力增长规律有哪几种？8、零件的极限应力图中的塑性安全区及疲劳安全区如何划分？每个区中的安全系数如何计算？9、什么是疲劳损伤积累假说？规律性非稳定变应力作用下零件的安全系数如何计算？ SEMINAR TOPIC 为什么说零件的疲劳过程、疲劳强度、疲劳计算是机械设计课程考虑的一个重要问题？ 第三章 机械零件的疲劳设计 3.1疲劳断裂的过程及断面特征 3.2材料的疲劳特性曲线 3.3影响零件疲劳强度的系数 3.4机械零件的疲劳极限应力图 3.5机械零件的疲劳安全系数计算方法 3.6现行疲劳损伤积累假说及其应用 3.1 疲劳破坏的过程及断面特征 为什么会造成疲劳破坏？