机械零件的强度.pdf
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1、 机械零件的强度 RUSER redacted on the night of December 17,2020 沈阳工业大学备课用纸 第三章 机械零件的强度 1.强度问题:静应力强度:通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件,均按静应力强度进行设计。(材料力学范畴)变应力强度:在变应力作用下,零件产生疲劳破坏。2.疲劳破坏定义:金属材料试件在交变应力作用下,经过长时间的试验而发生的破坏。3.疲劳破坏的原因:材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力集中等导致产生了微观裂纹,称为裂纹源,在交变应力作用下,随着循环次数的增加,裂纹不断扩展,直至零件发生突然断裂。4
2、.疲劳破坏的特征:1)零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时,就可能发生破坏;2)即使是塑性材料,在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。3)疲劳破坏是一个损伤累积的过程,有发展的过程,需要时间。4)疲劳断口分为两个区:疲劳区和脆性断裂区。3-1 材料的疲劳特性 一、应力的分类 1、静应力:大小和方向均不随时间改变,或者变化缓慢。2、变应力:大小或方向随时间而变化。1)稳定循环变应力:以下各参数不随时间变化的变应力。m平均应力;a应力幅值 max最大应力;min最小应力 r 应力比(循环特性)描述规律性的交变应力可有 5 个参数,但其中只有两个参数是独立的。沈阳工业大学备课用纸 2m
3、inmaxm2minmaxamaxminrr=-1 对称循环应力 r=0 脉动循环应力 r=1 静应力 2)非稳定循环变应力:参数随时间变化的变应力。(1)规律性非稳定变应力:参数按一定规律周期性变化的称为。(2)随机变应力:随机变化的。二、疲劳曲线 1、-N 曲线:应力比 r 一定时,表示疲劳极限N(最大应力)与循环次数 N 之间关系的曲线。典型的疲劳曲线如下图示:曲 线 可 分 为AB BC CD D右 四 个 区域。其中:AB 区最大应力 变 化 不大,可 按 静应力考虑。BC:为低周疲劳(循 环 次数 少)区。N104 高周疲劳区以 N0为界分为两个区:有限寿命区(CD):NN0,循环
4、次数 N,对应的极限应力N。N条件疲劳极限。曲线方程为 mNNC 伴 随 塑 性 变形)M-材料常数 N0-循环基数 沈阳工业大学备课用纸 无限寿命区:NN0时,曲线为水平直线,对应的疲劳极限是一个定值,用 表示。当材料受到的应力不超过时,则可以经受无限次的应力循环而不疲劳破坏。即寿命是无限的。疲劳极限(101/)因为 CNNmrmrN0 所以 rNrmrNKNN0 2、等寿命疲劳曲线(极限应力线图)定义:循环次数一定时,应力幅与平均应力间的关系曲线。理论疲劳曲线:经过试验得二次曲线如下图。KN-寿 命 系数 图 中,曲线 上 任 意一 点 的 横纵 坐 标 之和 为 最 大应 力。代表 应
5、力 比为 一 定 值的 疲 劳 极限。即在曲线 rmamax(寿命为循环基数N0)在曲线内为无限寿命。曲线外为有限寿命。实际疲劳曲线:沈阳工业大学备课用纸 在直线 CG,上任何一点均有 sammax A,G,线 疲劳强度线。其上的点表示疲劳极限应力 由 A,、G,两点坐标可得A,G,线直线方程 ma1 其中 0012(试件受循环弯曲应力时的材料常数)碳钢2.01.0 合金钢3.02.0 CG,线 屈服强度线。其上的点表示屈服极限 由 C 点坐标和直线斜角可得 CG,线方程 sma 3-2 机械零件的疲劳强度计算 一、零件的极限应力线图 引入 弯曲疲劳极限的综合影响系数 则 -1材料对称循环弯曲
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