第4章机械零件的强度.pptVIP

(2)复合应力状态时的安全系数很多零件(如转轴)在工作时同时受有弯曲应力和扭转应力的复合变应力作用。根据试验研究和理论分析,可导出零件在对称循环弯扭复合应力状态下的疲劳强度安全系数计算式为式中的Sσ和Sτ可根据下面的公式计算:第31页，共37页，星期日，2025年，2月5日4.3.7非稳定变应力状态下机械零件的疲劳强度计算非稳定循环变应力的种类常见的非稳定循环变应力有两种:规律性非稳定变应力:应力按一定规律周期性变化,且应力幅也是按一定规律周期性变化(2)随机性非稳定变应力:应力的变化不呈周期性,而带有偶然性,随机性非稳定变应力可采用统计概率分布方法转化成规律性非稳定变应力。第32页，共37页，星期日，2025年，2月5日疲劳损伤累积假说是:在疲劳裂纹形成和扩展的过程中,零件或材料内部的损伤是逐渐积累的,积累到一定程度才发生断裂。用统计方法进行疲劳强度计算不稳定变应力非规律性规律性按损伤累积假说进行疲劳强度计算第33页，共37页，星期日，2025年，2月5日规律性不稳定变应力线性疲劳损伤累积计算提出:应力每循环一次,造成零件一次寿命损伤,其总寿命损伤率为:零件达到疲劳寿命极限时,理论上总寿命损伤率为1第34页，共37页，星期日，2025年，2月5日第4章机械零件的强度第4章机械零件的强度第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日静载荷变载荷——不随时间改变或变化缓慢——随时间作周期性或非周期性变化名义载荷计算载荷——理想工作条件下的载荷——作用于零件的实际载荷计算载荷名义载荷=K×载荷系数？4.1载荷和应力4.1.1载荷的分类第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日静应力变应力——不随时间改变或变化缓慢——随时间作周期性或非周期性变化变应力稳定变应力——周期性循环变应力非稳定变应力——非周期性循环变应力稳定变应力非对称循环变应力对称循环变应力脉动循环变应力4.1.2应力的分类第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日σ=常数σttσmaxσminσaσmσmaxσaσmσmaxσaσmin对称循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力静应力OσtOσOσtO第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日几个应力参数平均应力：应力幅：对称循环:σm=0;σa=σmax脉动循环:σm=σa=σmax/2第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日循环特征：——表示应力变化的情况对称循环r=-1脉动循环r=0非对称循环r≠0且|r|≠1;静应力r=+1用σr表示循环特征为r的变应力。如σ-1、σ0等第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日注意：变载荷→变应力静载荷→静应力？或变应力nP●an第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日主要失效形式：断裂或塑性变形强度条件：σ≤[σ]或τ≤[τ]许用应力：σlim、τlim—极限应力s—安全系数4.2机械零件的静强度第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日塑性材料：σlim=σs；τlim=τs脆性材料：σlim=σB；τlim=τBσB、τB—材料强度极限σs、τs—材料屈服极限强度条件也可用安全系数来表示第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日4.3机械零件的疲劳强度疲劳断裂具有以下特征:1)疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低,甚至比屈服极限低;2)不管脆性材料或塑性材料,其疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂;3)疲劳断裂是损伤的积累,它的初期现象是在零件表面或表层形成微裂纹,这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展,直至余下的未裂开的截面积不足以承受外荷载时,零件就突然断裂在变应力作用下,机械零件的主要失效形式是疲劳断裂4.3.1疲劳断裂特征第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日初始裂纹疲劳区(光滑)粗糙区强度条件：σlim=？疲劳破坏与零件的变应力循环次数有关N—应力循环次数σrN—疲劳极限（对应于N）N0—循环基数σr—持久极限轴4.3.2疲劳极限对任一给定的应力循环特性r,当应力循环N次后,材料不发生疲劳破坏的最大应力称为疲劳极限,以σrN表示。以N或lgN为