第3章+机械零件的疲劳强度1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,FZU,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,第三章 机械零件的疲劳强度,3-1,疲劳断裂的过程及表面特征,3-2,材料的疲劳曲线及极限应力图,3-3,影响零件疲劳强度的因素,3-4,零件的疲劳强度计算,第三章 机械零件的疲劳强度,3-1,疲劳断裂的过程及表面特征,3-1,疲劳断裂的过程及表面特征,3-1,疲劳断裂的过程及表面特征,过程,在疲劳源处产生疲劳裂纹,裂纹扩展,瞬时断裂,疲劳源,光滑的疲劳区,粗糙的断裂区,表面特征,光滑的疲劳区,粗糙的断裂区,3-2,（材料的疲劳曲线）,3-2,材料的疲劳曲线及极限应力图,3-2,材料（试件）的疲劳曲线及极限应力图,疲劳极限,rN,当循环特性,r,一定时，应力循环,N,次,后，材料不发生疲劳破坏的最大应力值。,一,.,疲劳极限及疲劳曲线,疲劳曲线,表示应力循环次数,N,与疲劳极限,rN,的关,系曲线。,持久极限,如：,0,、,-1,循环基数,有限寿命区,无限寿命区,低周,高周循环,3-2,（疲劳曲线）,3-2,材料的疲劳曲线及极限应力图,疲劳曲线方程：,不同,r,时，,rN,、,r,不同：,3-2,（极限应力图）,3-2,材料的疲劳曲线及极限应力图,二,.,材料的极限应力图,极限应力图,当,N,一定，,r,变化时，极限平均应力,m,与极限应力幅,a,的关系曲线。,工程中常采用简化的极限应力图,Goodman,简化曲线,双折线简化法,已知,-1,、,0,、,s,极限应力图,3-2,（极限应力图）,3-2,材料的疲劳曲线及极限应力图,极限应力图的作用,确定任意,r,时的疲劳极限。,直线方程,：,即：,将非对称循环变应力折算成对称循环变应力。,直线方程：,即：,安全区,疲劳失效区,塑性失效区,3-3,影响零件疲劳强度的因素,3-3,影响零件疲劳强度的因素,3-3,影响零件疲劳强度的,因素,一,.,有效应力集中系数,二,.,绝对尺寸及截面形状影响系数,三,.,表面质量系数,对,只影响 ，而对 无影响。,3-3,零件的极限应力图,3-3,影响零件疲劳强度的因素,四,.,强化系数,五,.,综合影响系数,六,.,零件的极限应力图,都有影响。,直线方程：,直线方程：,试件,零件,3-4,零件的疲劳强度计算,3-4,零件的疲劳强度计算,3-4,零件的疲劳强度计算,疲劳强度计算式：,变应力,稳定变应力,非稳定变应力,单向,双向,对称,非对称,对称,非对称,有规律,随机,对称,非对称,3-4,（单向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,一,.,稳定变应力,不变,1.,单向稳定变应力,对称,循环,关键：应用零件的极限应力图,2.,单向稳定变应力,非对称,循环,（,1,）画零件的极限应力图，并定出工作点,M(),；,3-4,（单向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,步骤,：,（,2,）根据工作应力变化规律，在极限应力图上找出其疲,劳极限点,M,；,（,3,）计算安全系数。,3-4,（单向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,典型的应力变化规律：,简单加载方式,M,点满足,OM,直线方程：,AG,直线方程：,3-4,（单向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,M,点：,静强度计算：,N,点：,3-4,（单向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,当变化规律未知时，常按 处理。,M,点：,N,点：,3-4,（双向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,3.,双向,稳定变应力,对称,循环,零件同时受 作用。,定出工作点,M,求出极限点,M(,常按,即 处理,),3-4,（双向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,计算安全系数：,代入,椭圆方程,：,=,S,=,S,3-4,（双向稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,仍采用上式：,4.,双向,稳定变应力,非,对称,循环,但,其中,：,3-4,（非稳定变应力）,3-4,零件的疲劳强度计算,关键：将非稳定变应力转化为稳定变应力。,二,.,有规律,非,稳定,对称,循环变应力,步骤：,1),非稳定 稳定，,求等效应力,v,和等效循环次数,n,v,；,Miner,假说,2,）计算安全系数。,3-4,（,Miner,假说）,3-4,零件的疲劳强度计算,Miner,假说（疲劳损伤累积假说）,零件在非稳定变应力作用下，其损伤是逐步累积的，当累积到一定程度就发生疲劳破坏。,数学表达式：,在,1,作用下的实际循环数,在,1,单独作用下的失效循环数,根据疲劳损伤率等效的条件：,=,常数,C,损伤率,3-4,（,Miner,假说）,3-4,零件的疲劳强度计算,故，,安全系数,：,3-4,（例）,3-4,零件的疲劳强度计算,例：某一轴受有规律非稳定对称循环变应力作用，如图示，已知,t,h,=500h,，,n=100r/min,，材料为,45,钢调质，,220HBS,，,-1,=300MPa,，,m=9,，,N,0,=10,7,，,K,=2.5,，,S,=1.5,。校核其疲劳强度是否安全。,二,.,求等效循环次数,n,v,解：一,.,计算各变应力循环次数,3-4,（例）,3-4,零件的疲劳强度计算,三,.,计算安全系数,取,v,=,1,式中：,故该轴疲劳强度够。,作业一,作业一,作业：,二,.P41/,习题,3-1,一,.,某零件受弯曲应力作用，最大工作应力,max,=300MPa,，最小工作应力,min,=-50MPa,，危险截面的综合影响系数,K,=1.41,，,=0.2,，,s,=,750MPa,，,-1,=450MPa,，,B,=900MPa,，,S,=1.5,。求：,1.,绘制零件的简化极限应力图，并在图上标出工作应力点,M,的位置,(,用直尺按比例作图,),；,2.,当,r=C,时，校核此零件的疲劳强度是否安全（取,K,N,=1,）。,三,.,某零件在非稳定对称循环弯曲应力作用下工作，已知：,-1,=400MPa,，,m=9,，,N,0,=10,7,。在,1,=600MPa,作用下，工作循环次数,n,1,=10,5,，用,Miner,方程估计，再受,2,=450MPa,作用下，到破坏前还能继续工作多少循环。,