机械零件疲劳强度和轴设计计算.pptVIP

第二章 机械零件的疲劳强度和轴的设计计算 §2-1概述 §22疲劳强度的基本理论 §23影响疲劳强度的主要因素 §2-4稳定变应力机械零件的疲劳强度计算 §2-5非稳定变应力机械零件的疲劳强度计算(自 学) §2-6提高疲劳强度的措施 §27轴的设计计算 §2-1概述 疲劳失效概念 二疲劳失效的特点 1.σm≤或 max 2疲劳失效的过程:裂纹萌生、裂纹扩展、断裂发展的过程 3断口形状:光滑的疲劳发展区+粗糙的脆性断裂区 三应力的分类 四变应力的基本参数 三应力的分类 应力与强度的概念 应力与外载荷、零件的截面形状有关 强度与材料本身的机械性能有关,而与外载荷、 截面形状等无关。 应力的分类 静应力 脉动循环应力 应 稳定循环变应力 对称循环应力 力变应力 非对称循环应力 规律性非稳定循环变应力 非稳定循环变应力随机性非稳定循环变应力 稳定性循环变应力应力图 max a)对称循环应力 b)脉动循环应力 c)非对称循环应力 非稳定性循环变应力应力图 尖峰应力 M/ 周期 规律性 随机性 四.变应力的主要描述参数 最大应力:Gmax 最小应力:mim 应力幅: max )/2 平均应力:σn=(Omn+Omm)/2 循环特征系数:F= nax 脉动循环应力 非对称循环应力: 对称循环应力 1r1 静应力: r=1 §2-2疲劳强度的基本理论 疲劳曲线-规定的应力循环特征r(一般为0或-1) 1.疲劳曲线的绘制 2疲劳曲线方程 3疲劳曲线的意义 低周循环疲劳 N10(10) 有限寿命区NN 高周循环疲劳 N≥10°(10) 无限寿命区N2N P22取值范围 2疲劳曲线方程循环基数 N。=C 疲劳极限应力持久疲劳极限 指数m的确定:与零件的材料和应力状态有关 例如:钢材,受弯曲应力时m=9,受表面接触应力时,m=6 青铜,受弯曲应力时m=9,受表面接触应力时,m=8。 寿命系数 式(26) 寿命系数的意义:采用寿命系数,通过疲劳曲线方程, 可以计算出任意循环次数N下的疲劳极限应 §2-2疲劳强度的基本理论 二疲劳极限应力图及其应用一(-1≤r≤1) 1绘制疲劳极限应力图的目的及其绘制方法 目的:表示非对称循环变应力对疲劳极限的影响 曲线绘制的关键点: A(0,1)、B(o/2,o/2)、C(σp20) 2简化的疲劳应力极限图 AE段一疲劳失效极限 o +O S段一塑性失效极限 RC=o +o 3疲劳极限应力图的应用 1)建立了非对称循环变应力与对称循环变应力之间的关系。 1=Om×八5 -Or ty 式(2 20 应力幅的等效系数 2)用于判断曲线上任意点D的失效形式:当D在AE线 段上,则为疲劳失效,若在ES线段上,则为塑性变形 3)校核不同应力增长规律下的危险截面安全系数 主:1.对切应力的情况,可以同样处理。 2对于低塑性或脆性材料的疲劳极限应力可以用同样方法处理 详见书p24-25 §2-3影响疲劳强度的主要因素 应力集中的影响 1.应力集中产生的主要原因:零件截面形状发生的突然变化 2名义应力σ和实际最大应力Gmx 3理论应力集中系数与有效应力系数 理论应力集中系数: max 有效应力集中系数: k。=1+q(aa-1) 式(2-13) 材料的敏感系数