机械零件的疲劳强度设计.ppt

受恒幅循环应力时4受恒幅循环应力时零件的疲劳强度注：1）应力增长规律为时，按应力幅计算的安全系数等与按最大应力计算的安全系数。2）如按图解法求安全系数，则2、（常数）应力增长规律线规律下的极限应力点3）如极限应力点落在上，则需计算静强度安全系数计算公式见教材，（式（2－14）～式（2－17））第18页,共24页，星期六，2024年，5月受恒幅循环应力时53、（常数）受恒幅循环应力时零件的疲劳强度应力增长规律线安全系数计算公式见教材，（式（2－18）～式（2－21））注：对于有限寿命设计问题，须将各式中的和换成N次循环下的条件疲劳极限和。第19页,共24页，星期六，2024年，5月受恒幅循环应力时6二、受复合应力下的安全系数1塑性材料受弯扭复合应力时的安全系数式中：、－－为单向恒幅循环应力下的安全系数。2低塑性和脆性材料受弯扭复合应力时的安全系数受恒幅循环应力时零件的疲劳强度第20页,共24页，星期六，2024年，5月§2-5受变幅循环应力时§2-5受变幅循环应力时零件的疲劳强度本节只介绍规律性变幅循环应力下的疲劳强度计算方法。一、Miner法则－－疲劳损伤线性累积假说由最大应力分别为、、的三个恒幅循环应力构成的规律性变幅循环应力，如右图所示。累积循环次数疲劳寿命－－寿命损伤率显然，在的单独作用下，当，寿命损伤率＝1时，就会发生疲劳破坏。第21页,共24页，星期六，2024年，5月受变幅循环应力时2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－－等效循环次数第22页,共24页，星期六，2024年，5月受变幅循环应力时3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）第23页,共24页，星期六，2024年，5月受变幅循环应力时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））第24页,共24页，星期六，2024年，5月机械零件的疲劳强度设计§2-1概述§2-1概述一、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（萌生）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。?????第2页,共24页，星期六，2024年，5月概述2概述C）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。d)疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。二、循环应力的类型脆性断裂区疲劳区疲劳源疲劳纹循环