第3章-强度.ppt

贵州大学机械学院尹健编制 第三章 机械零件的强度 3-1、材料的疲劳特性 3-2、机械零件的疲劳强度计算 3-3、机械零件的接触强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 第三章 机械零件的强度 * * 静 强 度 计 算 疲劳强度计算 ——应力循环次数10 3(材料力学) ——应力循环次数10 3(本章内容) 通过本章学习： 掌握机械零件的疲劳强度计算（单向稳定变应力）； 掌握接触强度的计算 应力的种类 静应力 变应力 脉动循环 对称循环 一般循环 σ t σ t σ t σ t σmax σmin 平均应力 应 力 幅 σa σm 应 力 比 3-1、材料的疲劳特性 r=-1 r=0 在变应力作用下，材料发生疲劳破坏。 材料的疲劳特性用σmax、r、N来描述。 （二）σ－N疲劳曲线 该曲线为材料的疲劳特性曲线。 σmax N 该曲线通过试验获得：施加对称循环的等幅交变应力。 σ t N=1 N=1/4 σmax 该曲线反映了材料在某一应力比r情况下，疲劳极限（以最大应力表征）与应力循环次数的关系。 σmax N A点：对应N=1/4。 加载到最大值时材料被拉断，该最大应力值为强度极限。 B 103 104 C N0≈107 D σB A N=1/4 D点： 对应N=106-25*107。 由于N很大，在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N0（循环基数）。 在AB段，σmax变化很小，可近似看作静应力。 在BC段，疲劳破坏伴塑性变形，称应变疲劳。 在CD段，总会发生疲劳破坏，零件的疲劳大多发生在该段。 在D段后，无论循环多少次，材料都不会发生疲劳破坏。 低周疲劳 高周疲劳 有限寿命段 无限寿命段 σmax N 104 C N0≈107 D σrN N 下面研究CD段的曲线方程: σrN为r，N状态下的疲劳极限 CD段方程： σr 应该是σrN0，简写为σr。 持久疲劳极限 σr及m由试验确定 例：钢σ-1=307mpa，m = 9，N0=5*106。当σ-1N=500Mpa时， N=？ 解： （三）等寿命疲劳曲线 该曲线也是材料的疲劳特性曲线。 由于： 该曲线反映了在一定的应力循环次数N下，材料疲劳极限的应力幅值σa与平均应力σm的关系。 σa σm （σS，0） （0，σ-1） σ t σmax σmin σa σm 这表明： ——因此该曲线也表示了在一定的N下，材料疲劳极限的最大值σmax与应力比r的关系。 故该图也称极限应力图。 现在研究A’、C两点的坐标值： A’点 0 σ t 对称循环 (r=-1) σa= σmax（疲劳极限） σ-1 （σm、σa） C点 0 静应力 (r=+1) σmax=σm （σm、σa） σ t σs 因此，等寿命曲线表示了在一定的N时，r从-1到+1变化时，疲劳极限（用最大应力σmax表征， σmax= σm+ σa ）的变化。 由此可知，曲线上任一点的坐标值之和，表示了某一应力比r对应的疲劳极限。 （σS，0） σa σm A’ C （0，σ-1） 等寿命曲线的简化画法： σa σm σS σ-1 A’ C D’点：脉动循环(σ0/2,σ0/2) 已知： A’点：对称循环 (0, σ-1) C 点：静 应 力 (σs, 0) σm=σa =σmax / 2 =σ0 / 2 σ t D’ 直线A’D’是曲线A’D’的近似，表示从r=-1到0时，最大应力的变化。 作直线CG’(-135°方向) 45° G’ 45° 直线CG’上任一点： σm σa σm+σa =σs σmax= 二折线法，用过r=-1、0、+1三关键点的两条直线代替二次曲线 说明CＧ’直 线上任意点均是r=+1的静应力，且达到了屈服极限。 σa σm σS σ-1 A’ C D’ 直线AG’的方程： G’ (0，σ-1) (σ0 /2, σ0 /2) (σ’m, σ’a ) 试件受循环弯曲应力时的材料常数 直线CG’的方程： (σ’m, σ’a ) 在A’G’C线上时，达到疲