机械强度与可靠性重点汇总.docVIP

考试时间与地点：2011-12-29上午9:00-11:00，4304B 《机械强度可靠性I》考点 1. 疲劳：材料在循环应力或循环应变作用下，由于某点或某些点逐渐.产生了局部的永久结构变化，从而在一定的循环次数以后形成裂纹或发生断裂的过程。 3. 工程构件破坏形式主要有三种：磨损、腐蚀、断裂 4. 疲劳破坏的特征 应力水平低。交变应力远小于材料的强度极限或屈服极限。 脆性断裂。不论是脆性材料还是塑性材料，疲劳断裂在宏观上都表现为没有明显塑性变形的突然断裂。 局部性。局部的疲劳破坏一般不牵扯到整个结构。可以采用局部设计或局部工艺措施增加疲劳寿命。 疲劳过程是一个损伤累积的过程。（裂纹形成、扩展、断裂） 疲劳破坏断口有自己明显的特征。 5. 疲劳裂纹经常在金属表面发生? 在实际零件中,表面应力往往比内部高 内部晶粒的四周,完全为其他晶粒所包围,而表面晶粒所受的约束少,因而比内部晶粒易于滑移. 表面晶粒与大气或其他环境介质直接接触,有腐蚀作用. 表面上往往留有加工痕迹或划伤,使其疲劳强度降低. 当零件表面经强化处理后,表面强度比内部高时,疲劳裂纹则一般在硬化层下面. 6. 疲劳极限 疲劳极限是疲劳寿命无穷大时的中值疲劳强度。 7.小子样升降法 由于疲劳性能的分散性，用常规试验法测出的疲劳极限值不精确，要想精确确定疲劳极限，必须使用升降法。其中小子样升降法比大子样升降法经济，其试验步骤如下： 估算疲劳极限s-1 （ s-1 = 0.5sb），并估算应力极差Δ s-1 （ Δ s-1 = 4%~6%s-1） 第一个试样在略高于s-1应力下试验。 若在循环基数N0前破坏，下一根试样的试验降低一个极差； 若在循环基数N0后破坏，下一根试样的试验增加一个极差； 由实验结果得到升降图 进行数据处理 找对子，每两个升、降点配为一对， 出现第一对趋势相反的结果时，前面的数据舍弃。 将所有对子的数据和未被舍弃的数据进行平均，作为疲劳极限的精确值。其中，第一对数据的平均值就是常规疲劳试验法的疲劳极限值，如（3和4点）。 8. P-S-N曲线的定义 将各级应力水平下疲劳寿命分布曲线上可靠度相等的点用曲线连接，得到给定可靠度的一组S-N曲线，称为P-S-N曲线。图中每一条曲线代表某一可靠度下的应力-寿命关系。 AB为中值寿命（可靠度50%），即常规疲劳设计中给出的S-N曲线 P-S-N曲线代表了更全面的应力寿命关系，比S-N曲线有更广泛的用途。 9: 理论应力集中系数:应力集中使零件的局部应力提高，在缺口或其他应力集中处的局部应力与名义应力的比值，称为理论应力集中系数 10: 有效应力集中系数:无应力集中试样的疲劳极限与和其净截面尺寸及终加工方法相同的有应力集中试样的疲劳极限之比，叫做有效应力集中系数 11: 零件或试样的尺寸增大，则疲劳强度降低，这种疲劳强度随尺寸增大而降低的现象称为尺寸效应 12: 表面状态主要指：表层组织结构、表面应力状态、粗糙度 13:海夫图： 以应力幅sa为纵坐标、平均应力sm为横坐标的极限应力图称为海夫图。 A点sm =0， sa =OA= s-1为对称循环疲劳极限； B点sa =0， sm =OB= sb为静强度极限； C点sm = sa ， 为脉动循环疲劳极限的一半； AC连线斜率的绝对值即为平均应力折算系数 海夫图比史密斯图醒目，使用更广泛。 14：敏感系数q的确定 敏感系数q是材料对应力集中敏感性的一种程度,q=0~1 q=1，此时Kf=Kt，表示材料对应力集中非常敏感。塑性较差的高强度钢接近于1； q=0，Kf=1,材料对应力集中没有反应。如，铸铁。（铸铁内含大量的石墨杂质，相当于很尖锐的裂纹，其影响几乎完全掩盖了应力集中的影响） q值与材料强度极限sb有关，若sb增大，则q增大；若晶粒度与材料性质不均匀，则q减小；q值还与缺口曲率半径有关，r减小，q增大 15：尺寸效应机制：工艺因素（铸造，锻压，切削，热处理，材料…） 比例因素（应力梯度，统计学原理：缺陷多少） 16：4.4 例题 如图所示为梯形圆截面合金钢杆，D=42mm，d=30mm，r=3.5mm。已知杆表面精车加工，凹槽的理论应力集中系数为Kt=3.5；sb=1000Mpa；s-1=400Mpa；Pmax=45000N,Pmin=450N的轴向交变载荷作用下工作。设安全系数[n]=2，校核其强度。 解： （1）分析：非对称循环载荷。用公式（4-3）进行校核。 其中r=3.5(已知条件) a由图3-4查得。对应sb=1000MPa，a=0.26 求表面加工系数β1。由图3-7得β1=0.92。 （2）查尺寸系数计算KsD值 由图（3-6）查得合金钢的弯曲尺寸系数。其中曲线6对应强度极限为1000MPa.