第三章 机械零件的强度.pptVIP

第三章 机械零件的强度 主要内容 载荷和应力的分类 机械零件强度的基本概念 材料的疲劳特性 疲劳强度的计算 提高零件疲劳强度的措施 教学目标和教学重点 两种类别 疲劳曲线 疲劳曲线 四、机械零件的疲劳强度计算 机械零件的疲劳强度计算1 机械零件的疲劳强度计算2 机械零件的疲劳强度计算3 机械零件的疲劳强度计算3 机械零件的疲劳强度计算4 机械零件的疲劳强度计算5 * * 1、掌握载荷和应力的分类； 2、熟悉机械零件强度的基本概念； 3、掌握材料的疲劳特性； 4、 了解机械零件的强度计算和提高零件疲劳强度的措施。 教学目标: 教学重点: 1、稳定循环应力类型及参量； 2、材料的疲劳曲线及极限应力曲线。 1、零件设计中的载荷及其分类 静载荷：不随时间变化或变化缓慢的载荷. 变载荷：随时间作周期性或非周期性变化的载荷. 一、载荷和应力的分类 载荷可分为静载荷和变载荷两类。 注意:在设计计算中，载荷又可分为名义载荷和计算载荷，计算载荷等于载荷系数乘以名义载荷。 2．应力的分类 静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 变应力: 随时间变化的应力。 一、载荷和应力的分类 变应力又可分为稳定循环变应力、非稳定循环变应力以及随机变应力等。最基本的变应力为稳定循环变应力。 描述稳定循环变应力有5个参量，应力幅σa、平均应力σm 、最小应力σmin 、最大应力σmax和循环特性系数r。但其中只有两个参数是独立的。 sm─平均应力； sa─应力幅值 smax─最大应力； smin─最小应力 r ─循环特性（应力比） 上述参数中只有两个参数是独立的。 一、载荷和应力的分类 2．应力的分类 r = -1　对称循环应力 r=0　脉动循环应力 r=1　静应力 非对称循环应力 应力分类图示： 稳定循环变应力的类型有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种。 2．应力的分类 强度可分为静应力强度和变应力强度 a静应力强度： 二、机械零件强度的基本概念 在静应力下工作的零件，其失效形式将是断裂或塑性变形。因此需要计算静强度。 b变应力强度： 在变应力下工作的零件，其失效形式将是疲劳断裂。因此需要计算其疲劳强度。 1、基本概念 零件在变应力作用下的破坏，称为疲劳破坏， 一般也称为疲劳失效。 疲劳破坏产生的过程是：在变应力作用下，零件表面首先产生初始裂纹，形成一个或数个疲劳源。在变应力的继续作用下，初始裂纹处的应力集中促使裂纹扩展，使零件的实际承载面积逐渐减小，直至不能承受外载荷时，导致零件突然发生脆性断裂。 三、材料的疲劳特性 a 疲劳破坏： 特点： 1．在某类变应力多次作用后突然断裂； 2．断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限 3．即使是塑性材料，断裂时也无明显的塑性变形。 由此可见，疲劳破坏不仅仅与应力的大小有关，而且还与应力循环次数和应力循环特性有关。 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，称为疲劳极限。 三、材料的疲劳特性 1、基本概念 CD段(有限寿命区间): D点以后(无限寿命区间): ? 用N0及其相对应的疲劳极限σr来近似代表ND和 σr∞,有： 2、 s－N疲劳曲线 s－N疲劳曲线 三、材料的疲劳特性 表示循环次数N和疲劳极限　　间关系的曲线称s－N疲劳曲线． 有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为： 式中， N0为循环基数； 　　　sr为与N0相对应的疲劳极限 　　　m为材料常数，值由材料试验确定。 s－N疲劳曲线 ２、 s－N疲劳曲线 三、材料的疲劳特性 ３、极限应力线图（等寿命疲劳曲线） 机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用极限应力线图，即等寿命曲线来描述。该曲线表达了材料在不同循环特性下疲劳极限的特性。 　 三、材料的疲劳特性 在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。 AＧ直线的方程为： CＧ直线的方程为： 　　yσ为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定： 对于碳钢，yσ≈0.1~0.2，对于合金钢，yσ≈0.2~0.3。 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。 ―材料对称循环弯曲疲劳极限 ―零件对称循环弯曲疲劳极限 零件的对称循环弯曲疲劳极限为: 1、零件的极限应力线图 如设弯曲疲劳极限的综合影响系数 ，且 Ｋσ 2、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 　　工作应力点:M N。 　 　　机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以