机械设计课程设计——第三章 机械零件的强度.pptVIP

第三章 机械零件的强度 t t n1 n2 n3 n4 N1 N2 N3 （a ） （b ） ※ 由（b）图知：仅有 作用时 ，对应寿命为N1 , 以此类推： → N2 , → N3 。 合理假设： 大于 的应力每循环一次，就会造成一次寿命 损失。经过n1 、 n2 、 n3 、 nn 次循环后，其寿命损失 率分别为： 规律性不稳定对称循环变应力讨论 N0 D ， ， ， ， ， ， 当损伤率达到100%，即各寿命损伤率之和等于 1 时，零件就会发生破坏，即： 注意两种不同加载状况： 1. 当各级应力为由大至小依次作用时： 说明累计损伤没有达到 100%便提前破坏 注意两种不同加载状况： 1. 当各级应力为由大至小依次作用时： 说明累计损伤没有达到 100%便提前破坏 2. 当各级应力为由小至大依次作用时： 逐步加载可提高 零件的疲劳强度 起到延缓破坏的作用 * §3-1材料的疲劳特性 §3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-3 机械零件的抗断裂强度 §3-4 机械零件的接触强度 §3-0 知识点回顾 1.通用零件的强度分类 静应力强度 变应力强度 F F Ⅰ Ⅰ t 静应力强度计算 适用的场所： 1）零件受静应力作用 2）零件受变应力作用 ② 有短时过载 ① 应力循环次数 N＜103 典型表达式： A 静应力―大小、方向不随时间变化或随时间缓慢变化的应力。 横截面Ⅰ―Ⅰ所受的拉应力σ为静应力，其应力变化图形为： 变应力强度计算适用的场所： 零件受变应力作用且应力循环次数超过103次。 F F Ⅰ Ⅰ 截面Ⅰ ― Ⅰ所受应力为变应力 其应力变化图形为： 注意:变应力即可由变载荷引起， 也可由静载荷引起。 F t Ⅰ Ⅰ 变应力― 大小、方向随时间变化的应力 A A F F F F F F F F F F t 对称循环变化的弯曲 应力由静载荷F 引起 2. 通用零件的强度计算方法 一般校核计算 精确校核计算 一般校核计算 精确校核计算（安全系数法） §3―1 材料的疲劳特性 变应力的主要参数 1. 最大应力σmax t t m s 2. 最小应力σmin 3. 平均应力σm 4. 应力幅σa t =0 t r=1 r=0 r=－1 －1＜r＜+1 t 5. 应力比（循环特性系数）r t =0 m s t t 静应力 脉动循环变应力 对称循环变应力 非对称循环变应力 （一）材料的疲劳曲线（σ―N曲线） 1. 相关概念解释 疲劳―零件（或材料试件）在变应力（长期）作用下的失效叫疲劳失效， 简称疲劳。 静应力极限―材料试件在静应力作用下，不发生静力失效 的最大应力 ―脆性材料（静力失效形式通常为脆性断裂） ―塑性材料（静力失效形式通常为塑性变形） 极限应力 静应力极限 变应力极限（疲劳极限） 材料试件受无限次应力循环而不发生疲劳破坏时所能承受的最大应力 。该极限应力也被称为持久极限。简称疲劳极限。 变应力极限（疲劳极限） 对称循环疲劳极限 脉动循环疲劳极限 非对称循环疲劳极限 ② 有限寿命疲劳极限 材料在一定的使用期内不发生疲劳失效的最大应力 对称循环有限寿命疲劳极限 脉动循环有限寿命疲劳极限 非对称循环有限寿命疲劳极限 ① 无限寿命疲劳极限 2. 疲劳曲线 1）σ―N 曲线 曲线的得出： 实验的结果 实验限定条件： ※特定的应力比 r（如r=－1） 实验目的：建立 与 之间的关系 B AB段（对应N≤103） 随循环次数增加，发生破坏的最大应力基本不变 结论：当应力循环次数N≤103：按静应力强度考虑 A NA= 1 4 NB≈103 ※特定材料 A NA= 1 4 NB≈103 B C BC段―低周疲劳段 随着循环次数增加，使材料发生破坏的最大应力不断下降。该阶段的疲劳破坏形式为塑性变形，也称作应变疲劳按破坏形式命名。 由于循环次数相对较少 （NC=104）所以也叫做 低周疲劳按循环次数命名 103＜N≤104：低周疲劳 CD段―有限寿命疲劳段 N 该段上任一点所代表的疲劳极限称作有限寿命疲劳极限 ―有限寿命疲劳极限 静力失效具有突变性 疲劳失效具有渐变性 NC≈104 ND= N0 D A NA= 1 4 NB≈103 B ND= N0 D N NC≈104 C D 点代表无限寿命疲劳极限 ―无限寿命疲劳极限 当试件上作用的应力值 无论应力循环多少次， 试件都不会发生疲劳破坏。 ―循环基数。有限寿命和无限寿命的界限值。当 可按无限寿命考虑。 值与