第3章机械零件的疲劳强度.pptVIP

第1页，共33页，星期日，2025年，2月5日安全—寿命设计：在规定的工作期限内，不允许出现疲劳裂纹，一旦出现即认为零件失效。破损—安全设计：允许零件存在裂纹，但须保证在规定的工作期限内能安全可靠地工作。在交变应力作用下即使应力低于极限应力，塑性很好的材料也会发生破坏（疲劳破坏）。疲劳破坏占破坏的80%以上。在交变应力下是以σrN作为极限应力。零件疲劳强度计算方法有两种：第2页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.1疲劳断裂的特征发生过程：表面小裂纹应力集中裂纹扩展宏观疲劳纹局部断裂交变应力反复作用初始裂纹疲劳区(光滑)粗糙区轴在交变应力作用下零件主要失效形式之一为疲劳断裂。第3页，共33页，星期日，2025年，2月5日表3.1（P37）应力集中大小的影响：影响表面和内部裂纹的扩展速度受载类型的影响：载荷大小的影响：疲劳区和脆性断裂区的大小第4页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.2疲劳曲线和疲劳极限应力图3.2.1疲劳极限3.2.2疲劳曲线（固定r）在一定的循环特性r下，变应力循环N次后，不发生疲劳破坏的最大应力。NσσrNσrNN0疲劳曲线有限寿命区σrN—疲劳极限（对应于N）σr—持久极限N0—循环基数无限第5页，共33页，星期日，2025年，2月5日—寿命系数=13）r不同，同一材料疲劳曲线不同注意点：与，相似1）1.有限寿命的高周循环区为循环基数，与材料有关2）第6页，共33页，星期日，2025年，2月5日2.无限寿命区同一材料不同r的疲劳曲线疲劳曲线为一水平线，疲劳极限不随N的增加而降低。疲劳曲线第7页，共33页，星期日，2025年，2月5日上图是根据光滑小试件的试验结果绘制的。试验是在不同循环特性（r=-1～＋１）和相同循环次数（等寿命）的条件下进行。通常取N0为107或106。3.2.3疲劳极限应力图极限应力图按坐标系的不同有三种表示方法√第8页，共33页，星期日，2025年，2月5日1.塑性材料简化图：ABEGS折线（2）阴影BEG部分不安全，其余偏安全（1）ES—塑性极限曲线，其上各点2.脆性材料（见教材）注意：Ｏ疲劳极限图:第9页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.3影响机械零件疲劳强度的主要因素4.综合影响系数1.应力集中的影响，2.尺寸的影响，3.表面状态的影响，，应力集中、尺寸和表面状态都只对应力幅有影响，而对平均应力影响不大。第10页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.4许用疲劳极限应力图3.4.1许用疲劳极限应力图第11页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.4.2工作应力增长规律如：轴的弯曲应力1.循环特性等于常数r=1r=0r=-1循环特性相同的变应力都在同一射线上第12页，共33页，星期日，2025年，2月5日如：车辆减振弹簧2.平均应力等于常数3.最小应力等于常数如：汽缸盖的螺栓联接第13页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.5.1稳定变应力和非稳定变应力稳定变应力，、周期不随时间变化（单向，复合）非稳定变应力，、周期随时间变化（周期性）3.5稳定变应力时的安全系数计算第14页，共33页，星期日，2025年，2月5日非稳定变应力，、周期随时间变化（随机性）第15页，共33页，星期日，2025年，2月5日3.5.2单向应力状态时的安全系数1.r=常数最大应力安全系数：平均应力安全系数：应力幅安全系数：第16页，共33页，星期日，2025年，2月5日（1）图解法最大应力安全系数：应力幅安全系数：（a）工作点为C点时（b）工作点为C1点时屈服安全系数：第17页，共33页，星期日，2025年，2月5日（2）解析法（a）工作点位于疲劳安全区：由A＇E＇的直线方程：——平均应力折合为应力幅的等效系数，表示材料对循环不对称性的敏感程度。OC的直线方程：第18页，共33页，星期日，2025年，2月5日得：则：（b）工作点位于塑性安全区：第19页，共33页，星期日，2025年，2月5日同理（对剪应力）：说明：（1）上述公式对脆性材料也适用（2）对于切应力方法相同，公式一致