机械设计CH03概要.ppt

材料工作时许用范围 对于塑性材料，存在着屈服极限?S ，由?S作GS线，则线上任意一点的最大应力（极限应力）均为 ?GOS内为材料的塑性变形所允许的区域，在该区域内材料不发生塑性变形。 OACB内为材料疲劳破坏所允许的区域，在该区域内材料不发生疲劳破坏。 AHG阴影——材料未发生显著塑性变形，但已出现疲劳现象； HBS阴影——材料未发生疲劳现象，但已出现塑性变形。 G A C H B S 材料的许用范围为：ACHSO 材料极限应力的简化 —— 疲劳极限方程 折线方程 —— 以 AF和 FS折线近似代替 (1) FS 线为屈服极限，其上处处有： (2) 线为疲劳极限，且通过 A ，C 两点。 该段直线方程为： 斜率K为： A C F H B S 令为??，称为等效系数（将平均应力折合为应力幅的系数）。 则上式化为： 故该线段方程为： 综合以上可得材料的疲劳极限方程为： 机械零件的疲劳强度计算1 3-2 机械零件的疲劳强度计算 一、零件的极限应力线图 由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。 以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e的比值，即 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。 将零件材料的极限应力线图 中的直线ADG 按比例向下移， 成为右图所示的直线ADG，而极 限应力曲线的 CG 部分，由于是 按照静应力的要求来考虑的，故 不须进行修正。这样就得到了零 件的极限应力线图。 详细介绍 同样，按照上述方法可写出剪应力的极限应力曲线方程。 直线 ： 直线 ： 机械零件的疲劳强度计算2 二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 　进行零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的 σmax 及 σmin确定平均应力σm与应力幅σa，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应力点M或N。 根据零件工作时所受的约束来确定应力可能发生的变化规律，从而决定以哪一个点来表示极限应力。 　　机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种： 应力比为常数：r=C 平均应力为常数σm=C 最小应力为常数σmin=C 详细分析 　相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线上的某一个点所代表的应力　　　　。 计算安全系数及疲劳强度条件为： 　 （如转轴） 1.变应力的应力比保持不变，即 上式表示：r =C时，为过 坐标原点O的一条直线。 1）如果OM线与AG线交于M?（ ?me ? ，?ae ? ），则有： 联立两条线方程 2）如果ON线与GC线交于N?（ ?me ? ，?ae ? ），则有： 注意：如果工作应力点在OGC区域内， 则?lin=?s，这时按静应力计算 极限应力图分两 个区： 疲劳强度 静强度 2.变应力的平均应力保持不变，即 （如振动中的弹簧） 上式表示为平行纵坐标的一条直线。 1）如果此线与AG线交于M?（ ?me ? ，?ae ? ），则有： 极限应力图分两个区： 疲劳强度 静强度 2）如果此线与GC线交于N?（ ?me ? ，?ae ? ），则有： 注意：如果工作应力点在HGC区域内， 则?lin=?s，这时按静应力计算 3.变应力的最小应力保持不变，即 （如受轴向变载荷的紧螺栓的应力状态） 式表示为：过 M点与横坐轴夹角45°的一条直线。 1）如果此线与AG线交于M?（ ?me ? ，?ae ? ），则有： 同样，按照上述方法可写出剪应力的疲劳强度计算公式。略… 2）如果此线与GC线交于N?（ ?me ? ，?ae ? ），则有： 注意：如果工作应力点在IGC区域内， 则?lin=?s，这时按静应力计算 极限应力图分两个区： 疲劳强度 静强度 规律性不稳定变应力 三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算 　　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，…… 不稳定变应力 规律性 非规律性 ?用统计方法进行疲劳强度计算 ?按损伤累积假说进行疲劳强度计算 如汽车钢板弹簧的载荷与应力受载重量、行车速度、轮胎充气成都、路面状况、驾驶员水平等因素有关。 σ1 n1 σ2 n2 σ3 n3 σ4 n4 σmax