机械设计第4版李建功CH02疲劳强度Ch02课件教学.pptVIP

§2-1 概 述 概述3 §2-2 疲劳曲线和极限应力图 极限应力图 极限应力图2 极限应力图3 §2-3影响疲劳强度的因素 影响疲劳强度的主要因素2 影响疲劳强度的主要因素3 §2-4 受稳定循环应力时 受稳定循环应力时2 受稳定循环应力时3 受稳定循环应力时4 受稳定循环应力时5 受稳定循环应力时6 §2-5受规律性不稳定循环应力时 受规律性不稳定循环应力2 受规律性不稳定循环应力3 受规律性不稳定循环应力4 循环应力 馋死 * 第二章 机械零件的疲劳强度设计 §2-1 概 述 §2-2 疲劳曲线和极限应力图 §2-3 影响零件疲劳强度的主要因素 §2-4 受稳定循环应力时零件的疲劳强度 §2-5 受规律性不稳定循环应力时零件的疲劳强度 §2-1 概 述 一、疲劳破坏 机械零件在变应力作用下，应力的每次作用对零件造成的损伤累积到一定程度时，首先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”是变应力作用下的失效形式。 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。????? 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。 概述2 脆性断裂区 疲劳区 疲劳纹 疲劳源 概述2 概 述 二、变应力的类型 用这五个参数中的任意两个即可准确描述一个循环应力。 循环应力 smax─最大应力； smin─最小应力 sm─平均应力； sa─应力幅值 ─应力比（循环特性） 变应力分为： 循环应力 随机变应力 随机变应力 循环应力有五个参数： 概 述 循环应力 规律性不稳定循环应力 稳定循环应力 对称循环应力 脉动循环应力 非对称循环应力 规律性不稳定循环应力 对称循环应力 r = -1、 sm＝0 　脉动循环应力 r=0、 smin＝0 §2-2 疲劳曲线和极限应力图 2）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 是在应力比 r 一定时，表示疲劳极限 与循环次数 N 之间关系的曲线。 ???? r 不同或 N 不同时，疲劳极限 则不同。 在疲劳强度计算中，取 ＝ 。 1）材料的疲劳极限 ： 在应力比为 的循环应力作用下，应力循环 N 次后，材料不发生疲劳破坏时所能承受的最大应力 。（变应力的大小可按其最大应力进行比较） 疲劳曲线 疲劳曲线和极限应力图 典型的疲劳曲线如右图所示： 可以看出： σ rN 随 N 的 增大而减小。但是当 N 超过 某一循环次数 N0 时，曲线 趋于水平。即 σ rN 不再随 N 的增大而减小。 N0 -----循环基数。 以 N0 为界，曲线分为两个区： 1）无限寿命区：当 N ≥ N0 时，曲线为水平直线，对应的疲劳极限是一个定值，用 σ r 表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标，是疲劳设计的基本依据。 s－N 疲劳曲线 有限寿命区 无限寿命区 可以认为：当材料受到的应力不超过 σr 时，则可以经受无限次的应力循环而不疲劳破坏。－－寿命是无限的。 疲劳曲线2 疲劳曲线和极限应力图 与曲线的两个区相对应，疲劳设计分为： 2）有限寿命区： 非水平段（N＜N0）的疲劳极限称为有限寿命疲劳极限，用 σ rN 表示 。当材料受到的工作应力超过 σ r 时，在疲劳破坏之前，只能经受有限次的应力循环。－－寿命是有限的。 1）无限寿命设计： N ≥ N0 时的设计。取 σ lim ＝ σ r 。 2）有限寿命设计： N ＜ N0 时的设计。取 σ lim ＝ σ rN 。 故称 σ r 为持久疲劳极限。 设计中常用的是疲劳曲线上的 AB 段，其方程为： （常数） －－－－称为疲劳曲线方程 疲劳曲线3 疲劳曲线和极限应力图 显然，B点的坐标满足AB的方程，即 ，代入上式得： 则 注：1）计算 KN 时，如 N ≥N0 ，则取 N＝ N0 。 式中： ——寿命系数； m —寿命指数，其值见教材 P17。 N0 —循环基数，其值与零件材质有关，见教材 P17。 2）工程中常用的是对称循环应力（r =-1）下的疲