机械零件的疲劳强度计算ppt课件.pptVIP

如果已知N0和?r ，则有限寿命区范围内任意循环次数N时的疲劳极限?rN可表示为 式中，KN为寿命系数。当 时，取 ，则寿命系数KN=1。 M值代表双对数坐标系中有限寿命疲劳曲线AB段的斜率，是由决定并与材料及应力的种类有关的值。 钢材： 拉应力、弯曲应力和切应力情况下，m=9； 接触应力情况下，m=6； 青铜： 弯曲应力情况下，m=9； 接触应力情况下，m=8； 6.2 机械零件的疲劳强度计算 一、极限应力线图 ?0/2 ?s 0 45? 45? ?a ?m A B D C ?-1 ?0/2 材料的极限应力线图 ?0/2 ?s 0 45? ?ae ?me A’ B’ D’ C ?-1e=?-1/K? ?0/2K? 零件的极限应力线图 极限应力图可以表示出材料在不同循环特性下的疲劳极限。AB线上任一点都代表一定循环特性下的疲劳极限。CD上任一点代表 变应力情况。 零件材料的极限应力线图即为折线ADC。材料的工作应力如果处于OADC区域内，则表示不发生破坏；如果在此区域之外，则会发生破坏；如果正好处于折线ADC上，则表明工作应力达到极限状态。 零件的形状、尺寸、结构、加工质量及热处理等的影响，造成零件的疲劳极限要小于材料的疲劳极限。 以弯曲疲劳极限的综合影响系数 ，表示材料的对称循环弯曲疲劳极限 与零件的对称循环疲劳极限 的比值。 在不对称循环状态下， 作为材料的极限应力幅和零件的极限应力幅的比值，可以直接将材料极限应力图中的直线ABD按比例下移，如A’B’D’。CD线仍按静应力要求不变。则A’D’方程为 C’D’的方程为 为材料受循环弯曲应力时的材料特性，其值由实验确定， 五、（非对称循环变应力的）极限应力图 以上所讨论的s—N曲线，是指对称应力时的失效规律。对于非对称的变应力，必须考虑循环特性r对疲劳失效的影响。 在作材料试验时，通常是求出对称循环及脉动循环的疲劳极限s－1及s0，把这两个极限应力标在? m—?a坐标上（图3）。 ?0/2 ?s 0 45? 45? ?a ?m A? D? G? C ?-1 ?0/2 图3材料的极限应力线图 由于对称循环变应力的平均应力sm=0，最大应力等于应力幅，所以对称循环疲劳极限在图中以纵坐标轴上的A?点来表示。 由于脉动循环变应力的平均应力及应力幅均为sm=sa=s0/2，所以脉动循环疲劳极限以由原点0所作45?射线上的D?点来表示。 连接A?、D?得直线A?D?。由于这条直线与不同循环特性时进行试验所求得的疲劳极限应力曲线非常接近，所以直线A?D?上任何一点都代表了一定循环特性时的疲劳极限。 横轴上任何一点都代表应力幅等于零的应力，即静应力。取C点的坐标值等于材料的屈服极限ss，并自C点作一直线与直线C0成45?夹角，交A?D?延长线于G?，则CG?上任何一点均代表 的变应力状况。 ?-1 ?0/2 ?s 0 45? 45? ?a ?m A? D? G? C ?0/2 图3 材料的极限应力线图 ?0/2 ?s 0 45? ?a ?m A D G C ?-1e=?-1/K? ?0/2K? 图4 零件的极限应力线图 于是，零件材料（试件）的极限应力曲线即为折线A?G?C。材料中发生的应力如处于OA?G?C区域以内，则表示不发生破坏； 直线A?G?的方程，由已知两点坐标A?（0，s－1）及D?（s0/2，s0/2）求得为（疲劳区） 六、影响疲劳强度的因素 1、应力集中的影响 定义：几何形状突然变化产生的应力。零件上的应力集中源如键槽、过渡圆角、小孔等以及刀口划痕存在，使疲劳强度降低。计算时用应力集中系数k?（见表）。 2、尺寸与形状的影响 尺寸效应对疲劳强度的影响，用尺寸系数??来考虑。 ??—尺寸与形状系数，见表； 3、表面质量的影响 表面粗糙度越低，应力集中越小，疲劳强度也越高。 ??—表面质量系数，见表 以上三个系数都是对极限应力有所削弱的。 4、表面强化的影响 可以大幅度地提高零件的疲劳强度，延长零件的疲劳寿命。计算时用强化系数?q考虑其影响。 ?q—强化系数，可以加大极限应力， 见表 。 由于零件的几何形状的变化，尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳强度极限要小于材料试件的疲劳极限。我们用疲劳强度的综合影响系数K?来考虑其影响。 七、不稳定变应力的强度计算