机械零件的强度课件.pptVIP

應變疲勞：參見《高等機械設計》p184*◆所謂“無限”壽命，是指零件承受的變應力水準低於或等於材料的疲勞極限σ-1，工作應力總次數可大於N０，並不是說永遠不會產生破壞。◆對於低碳鋼而言，迴圈基數為106～107。但合金鋼及其他有色金屬材料的曲線並不存在水平線段，即沒有轉捩點，工程上常取N=108所對應的強度作為這類材料的疲勞極限。*注：在OGA區，最小應力為負值，這在實際的機械結構中極為罕見，所以無需討論。（參見《濮》第五版P45）*機械零件的強度§1材料的疲勞特性☆疲勞失效的特點機械零件的強度，是指機械零件抵抗各種機械性破壞的能力。早期的機械零件強度設計只限於靜強度計算。到了19世紀中葉，從火車輪軸大量疲勞斷裂的事故中發現了在交變應力作用下的疲勞破壞現象，開始了對疲勞強度的研究。實際上，常用的機械零件很多是在交變應力作用下工作的，疲勞破壞是其主要的失效形式之一。⑴工作應力值較低；⑵疲勞失效過程：裂紋萌生、裂紋擴展和斷裂；⑶疲勞斷口特徵：貝殼紋☆變應力的種類☆變應力的特徵參數平均應力應力幅迴圈特徵（應力比）穩定迴圈變應力非穩定迴圈變應力隨機性非穩定變應力規律性非穩定變應力變應力的種類對稱迴圈變應力脈動迴圈變應力非對稱迴圈變應力☆穩定迴圈變應力的分類——σmax=σminσa=0σm=σmaxr=+1σmaxr=0σmax=-σmin=σaσminr=-1σaσaσmaxσminσm-1＜r＜1靜應力脈動迴圈變應力對稱迴圈變應力任意不對稱迴圈變應力σmin=0tσ0σaσm=σaσaσm=0ABCDσmaxN☆疲勞強度的基本理論次疲勞區次疲勞區低周疲勞區（應變疲勞）低周疲勞區N=104高周疲勞區（應力疲勞）高周疲勞區N=106疲勞破壞的類型應變疲勞（低周迴圈）應力疲勞（高周迴圈）特點：應力水準高，迴圈次數少。材料因應變疲勞而破壞，∴用許用應變值來控制特點：應力水準低，迴圈次數多。材料因應力疲勞而破壞，∴用許用應力值來控制特點：應力水準低於某一數值，裂紋停止擴展。σN有限壽命區無限壽命區＊(迴圈基數)★疲勞曲線方程（當N＜N0時）m、C為試驗常數NσrNN0σrσr∞NC有限壽命疲勞極限持久疲勞極限疲勞極限壽命係數必須注意：Nc是對應於材料疲勞曲線轉捩點的應力迴圈次數，而迴圈基數N０是人為規定的一個迴圈次數。設計手冊中的N０，可能等於Nc，也可能不等於Nc，這是查手冊時應當弄清楚的，不要把二者弄混淆了。☆疲勞曲線（σ—N曲線）疲勞曲線是用一批標準試件進行疲勞實驗並用統計處理的方法得到的。即以規定的迴圈特徵r的變應力（通常取r=-1)加於標準試件，經過N次迴圈後不發生疲勞破壞時的最大應力稱為疲勞極限應力σrN。通過實驗，可以得到不同的σrN時相應的迴圈次數N，將結果繪製成疲勞曲線，即σ-N曲線。◆材料不同，疲勞曲線不同：◆同樣的材料，迴圈特性不同，疲勞曲線不同：◆可靠度不同，疲勞曲線不同：通常，未加說明的疲勞曲線，均指迴圈特性r=-1、可靠度R=50%的疲勞曲線。OAσaσm☆疲勞極限應力圖（適用於非對稱迴圈變應力）?B?SBS45o45o曲線AC上方區域內座標點所對應的最大應力值，都超過材料的疲勞極限。曲線AC下方區域內座標點所對應的最大應力值，均低於材料的疲勞極限。C1.疲勞極限應力圖——疲勞壽命一定時，應力比r不同，材料的疲勞極限σrN亦不同，它們之間的關係可用平均應力（?rm）和應力幅（?ra）繪成的曲線圖表示。?0/2?0/2對稱迴圈應力點靜應力點（脆性材料）脈動迴圈應力點靜應力點（塑性材料）?rm?ra?–1曲線AC上任一座標點的變應力值代表材料在某一迴圈特性下的疲勞極限。OAσaσmSCB45o45o2.塑性材料極限應力線圖的簡化E①直線ES段方程②直線AE段方程（用兩點式求出）等效係數，取值見表（?0/2,?0/2）（0,?–1）有關扭轉（剪應力）的簡化疲勞曲線方程及當量應力幅計算式可仿照正應力方法確定。θ工程上為計算方便，用折線AES近似代替曲線ABC。即折線上任意點的座標（σrm、σra）代表某一迴圈特性下的疲勞極限。由上式可看出，非對稱變應力可以轉化為對稱迴圈疲勞極限σ-1。由此推論：☆影響疲勞強度的主要因素三個方面：1應力集中的影響零件截面尺寸突變處（如過渡圓角、鍵槽、小孔、螺紋）及過盈配合處會