3、机械零件的度.docVIP

第三章 机械零件的强度 大纲要求：掌握材料的疲劳特性；掌握机械零件的整体强度和表面强度的计算方法。（4学时） 重点内容：材料的疲劳特性及疲劳强度计算方法。提高机械零件疲劳强度的措施。机械零件接触强度计算方法。 §3－1 材料的疲劳特性 （一）应力类型 静应力――只在静载荷下产生 变应力――可由变载荷下产生，也可由静载荷产生 稳定变应力 对称循环变应力 有规则变应力 脉动循环变应力 非对称循环变应力 非稳定变应力 无规则变应力 变应力的特性： 平均应力 σm ＝（σmax ＋ σmin ）/ 2 应力幅 σa ＝（σmax － σmin ）/ 2 应力循环特性 r ＝σmin / σmax ∴ 对称循环变应力的应力循环特性 r ＝－1，其极限应力σlim记为 σ－1 脉动循环变应力的应力循环特性 r ＝0，其极限应力σlim记为 σ0 非对称循环变应力的应力循环特性 －1 r ＋1，其极限应力σlim记为 σr （二）σ－N 曲线 （疲劳曲线） （重点内容） 变应力状态下极限应力σlim（以最大应力σmax表征）是应力变化次数N的函数 ，其关系常用由试验方法获得的疲劳曲线表示，如图3－1所示。不同r时，获得的疲劳曲线也将不同，但基本形态都差不多。疲劳曲线的四段区间： AB―――NB≤103 ，属于静强度区 BC―――NC约在 104 左右 ，属于低周疲劳区（也称应变疲劳区）。N NC的疲劳区统称高周疲劳区 D―――ND点开始疲劳曲线明显趋于水平，ND约106～25×107 或更大 。 疲劳试验时，常规定一个适当的应力循环次数N0称为应力循环基数 ， 对应的极限应力称为持久疲劳极限，记为σr ，如σ－1 、σ0 等 CD ―――N在NC～ND之间，称为有限寿命区 ，曲线形状近似指数曲线， 因此，CD间任意点都有： σrNm N ＝ C （3－1） 而在D点有： σrm N0 ＝ C 故有： σrNm N ＝σrm N0 （3－2） 其中： ……寿命因（系）数 （3－3） 寿命因数KN 的含义―――有限寿命区工作时材料疲劳极限可以提高的程度。 一般情况下，可取：m = 9，N0 =5*106-107。详见教材P23 例：钢=307mpa，m = 9，n。=5*106， =500mpa：0.0625*106， ：， 应力增加一倍，寿命减少2 9倍。 （三）等寿命曲线 （极限应力线图） （重点并难点内容） 不可能通过试验获得所有不同r时的疲劳曲线。等寿命曲线 （极限应力线图）是利用试验获得的σ－1、σ0 及σS ，获得任意r值时的疲劳极限应力近似值的方法。 见图3－3。 （仔细讲解作图方法、特性点坐标） 1. 分别以、为横座标和纵座标作图， 2.当r = -1时为对称循环变应力，= 0，极限点A’的座标为（0，） 3.当r = 0时为脉动循环变应力，= ，极限点D’的座标为（，） 4.当r = 1时为静应力， = 0，极限点C的座标为（，0） 5.简化极限应力线图用两条直线表示： A’D’直线和过C点所作的450斜线，两直线相交于G’点 直线A′G′可表示为： σ－1＝σa′ + ψσσm′ (3－4) 直线CG′可表示为： σa′+σm′ ＝ σS (3－5) 其中： ψσ ＝（2σ－1－σ0）/σ0 （3－6） ……试件受循环弯曲应力时的材料常数（把平均应力折算到应力幅上去的折算因数） 说明： ·直线A’D’G’上各点为材料在不同循环特性下工作，其疲劳破坏的极限点 ·直线G’C上所有点的=+=，为塑性破坏的极限点 ·材料中发生的应力如处于OA’G’C以内，不发生破坏。 材料中发生的应力如处于OA’G’C以外，一定发生破坏。 材料中发生的应力如正好处于OA’G’C线上以内，为极限状态。 ·已知（、、），或（、、）材料极限应力线图便可确定