第三章强度理论.pptVIP

§ 3-1 材料的疲劳特性 载荷和应力2 载荷和应力3 载荷和应力2 载荷和应力3 概述3 §2-1 概 述 §2-2 疲劳曲线和极限应力图 §3-2 机械零件的疲劳强度计算 影响疲劳强度的主要因素2 受恒幅循环应力时2 §2-5受变幅循环应力时 受变幅循环应力时2 受变幅循环应力时3 受变幅循环应力时 σ1 n1 σ2 n2 σ3 n3 σ4 n4 σmax n O σmax N O σ1 n1 N1 σ-1∞ σ-1∞ ND n2 σ2 σ3 N2 N3 n3 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。 而低于σ-1的应力，可以认为不构成破坏作用 三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算 受变幅循环应力时零件的疲劳强度 Minger法则：在规律性变幅循环应力中各应力的作用下，损伤是独 立进行的，并且可以线性地累积成总损伤。当各应力的寿命损伤率 之和等于1时，则会发生疲劳破坏。 即： 上式即为Miner法则的数学表达式，亦即疲劳损伤线性累积假说。 注：在计算时，对于小于 的应力，可不考虑。 二、疲劳强度设计 损伤等效 根据Miner法则，将规律性变幅循环应力 等效恒幅循环应力 （简称等效应力） －－等效应力的大小 －－等效循环次数 受变幅循环应力时零件的疲劳强度 用 表示等效应力 的疲劳寿命。 损伤等效即为： 的寿命损伤率＝各应力的寿命损伤率之和。 即： 由疲劳曲线方程可知： 代入上式得： 等效计算有两种方法 等效循环次数法 等效应力法 （只介绍这种方法） （可看作是等效方程） 受变幅循环应力时零件的疲劳强度 等效循环次数法 这种方法是首先人为选定 ，之后，将选定的 代入上式 计算出 。则 将上式求出的 代入疲劳曲线方程即可求出 下的条件疲 劳极限 则可进一步计算零件的安全系数。 （见教材的式（2－29）和式（2－30）） * 1. 载荷 由于机器在运转过程中，会产生惯性力或冲击、震动等，这将引起载荷发生变化，因此， 静载荷 变载荷 载荷按大小和方向是否随时间变化分为： 在机械零件的设计计算中，又将载荷分为： 名义载荷： 计算载荷： ?不随时间变化或变化缓慢的载荷 ?随时间作周期性或非周期性变化的载荷 重力 曲轴，支承车身的弹簧 根据额定功率，用力学公式计算出的载荷 ＝载荷系数K×名义载荷 （作为零件设计时的载荷） 应力分为 静应力 变应力 2. 应力 只在静载荷作用下产生 失效形式：断裂破坏或塑性变形 既可由变载荷产生，也可由静载荷产生。 失效形式：疲劳破坏 另外，应力还分为 名义应力：根据名义载荷求得的应力 计算应力：根据计算载荷求得的应力 对称循环变应力 脉动循环变应力 变应力有： 对称循环变应力 　脉动循环变应力 非对称循环变应力 非对称循环变应力 sm─平均应力； sa─应力幅值 r ─ 应力比（应力循环特性） 非对称循环变应力 smax─最大应力； smin─最小应力 ?1 r +1 对称循环变应力 脉动循环变应力 r = -1、 ?m＝0 ?max＝?a r = 0、 ?min＝0 ?m=?a 循环应力分为： 恒幅循环应力 变幅循环应力 规律性变幅循环应力 随机循环应力 脉动循环应力 对称循环应力 非对称循环应力 规律性变幅循环应力： 随机循环应力 §3-1 材料的疲劳特性 3. 疲劳破坏 机械零件在循环应力作用下。即使循环应力的 ， 而应力的每次循环也仍然会对零件造成轻微的损伤。随应力循环次 数的增加，当损伤累积到一定程度时，在零件的表面或内部将出现 裂纹。之后，裂纹又逐渐扩展直到发生完全断裂。这种缓 慢形成的破坏称为 “疲劳破坏”。 “疲劳破坏”。－－是循环应力作用下零件的主要失效形式。 疲劳破坏的特点 a) 疲劳断裂时：受到的 低于 ，甚至低于 。 b) 断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还是塑 性材料，均表现为脆性断裂。—更具突然性，更危险。????? 5.疲劳寿命N： 材料疲劳失效前所经历的应力循环次数。 一、疲劳曲线（ ? ? N 曲线 ） 是在应力比 一定时，表示疲劳极限 与循环次数 N 之间 关系的曲线。 ???? 不同或 N 不同时，疲劳极限 则不同。 在疲劳强度计算中，取 ＝