機(jī)械設(shè)計(jì)--JXSJ2-機(jī)械強(qiáng)度概要

1、a）隨時(shí)間按一定規(guī)律周期性變化，而且變化幅度保持常數(shù)的變應(yīng)力稱）隨時(shí)間按一定規(guī)律周期性變化，而且變化幅度保持常數(shù)的變應(yīng)力稱為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。如圖為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。如圖1a所示。所示。變應(yīng)力變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力（周期）循環(huán)變應(yīng)力（周期）穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)合復(fù)合對(duì)對(duì) 稱稱脈脈 動(dòng)動(dòng)非對(duì)稱非對(duì)稱隨機(jī)變應(yīng)力（非周期）隨機(jī)變應(yīng)力（非周期）周期周期時(shí)間時(shí)間ta）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力周周 期期t b）不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力）不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力尖尖峰峰應(yīng)應(yīng)力力C）隨機(jī)變應(yīng)力）隨機(jī)變應(yīng)力圖圖1變應(yīng)力的分類變應(yīng)力的分類b）若變化幅度也是按一定規(guī)律周期性變化如圖）若變化幅度也是按一定規(guī)

2、律周期性變化如圖1b所示，則稱為不穩(wěn)定循所示，則稱為不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。環(huán)變應(yīng)力。c）如果變化不呈周期性，而帶有偶然性，則稱為隨機(jī)變應(yīng)力，如圖）如果變化不呈周期性，而帶有偶然性，則稱為隨機(jī)變應(yīng)力，如圖1c。a0tmaxmmina0tmaxmmin圖圖2穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力 圖圖2給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律。零零件受周期性的最大應(yīng)力件受周期性的最大應(yīng)力 max及最小應(yīng)力及最小應(yīng)力 min作用，其應(yīng)力幅為作用，其應(yīng)力幅為 a，平均應(yīng)力為平均應(yīng)力為 m，它們之間的關(guān)系為，它們之間的關(guān)系為規(guī)定：規(guī)定：1、 a總為正值；總為正值；

3、2、 a的符號(hào)要與的符號(hào)要與 m的符號(hào)保持一致。的符號(hào)保持一致。其中：其中： max變應(yīng)力最大值；變應(yīng)力最大值； min變應(yīng)力最小值；變應(yīng)力最小值； m平均應(yīng)力；平均應(yīng)力； a應(yīng)力幅；應(yīng)力幅；r循環(huán)特性，循環(huán)特性，-1 r +1。 由此可以看出，一種變應(yīng)力的狀況，一般地可由由此可以看出，一種變應(yīng)力的狀況，一般地可由 max、 min、 m、 a及及r五個(gè)參五個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)來確定。數(shù)中的任意兩個(gè)來確定。a0tmaxmmina0tmaxmmin圖2穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力=-=+=-=+=maxminminmaxminmaxminmax22ramamam三、幾種特殊的變應(yīng)力三、幾種特殊的變應(yīng)力 特殊點(diǎn)：

4、特殊點(diǎn)： 0t m靜應(yīng)力靜應(yīng)力 max= min= m a=0r=+1 0t max min對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力max =min= a m=0r=-1 0t max m min脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 min=0 a= m= max/2r=0 不屬于上述三類的應(yīng)力稱為非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，其不屬于上述三類的應(yīng)力稱為非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，其r在在+1與與-1之間，它可之間，它可看作是由第一類（靜應(yīng)力）和第二類（對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成?？醋魇怯傻谝活悾o應(yīng)力）和第二類（對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成。機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度（習(xí)題機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度（習(xí)題1）一、選擇題一、選擇題1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容只限于、

5、機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容只限于 。（1）專用零件和部件；（）專用零件和部件；（2）在高速、高壓、環(huán)境溫度過高或過低等特殊條件）在高速、高壓、環(huán)境溫度過高或過低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作條件下工作）在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件；（的一般參數(shù)的通用零件和部件；（4）標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件。）標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件。2、下列四種敘述中、下列四種敘述中 是正確的。是正確的。（1）變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生；（）變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生；（2）靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力；（）靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力；（3）變應(yīng)力）變應(yīng)力是

6、由靜載荷產(chǎn)生；（是由靜載荷產(chǎn)生；（4）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。343、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)力比、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)力比r為為 。（1）0.24；（；（2）-0.24；（；（3）-4.17；（；（4）4.17。4、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題3圖所示，則其應(yīng)力幅圖所示，則其應(yīng)力幅 a和平均應(yīng)力和平均應(yīng)力 m分別為分別為 。（1） a = 80.6Mpa， m = 49.4Mpa；（；（2） a = 80.6Mpa，

7、m = -49.4Mpa；（；（3） a = 49.4Mpa， m = 80.6Mpa；（；（4） a = 49.4Mpa， m = 80.6Mpa。5、變應(yīng)力特性、變應(yīng)力特性 max、 min、 m、 a及及r等五個(gè)參數(shù)中的任意等五個(gè)參數(shù)中的任意 來描述。來描述。（1）一個(gè)；（）一個(gè)；（2）兩個(gè)；（）兩個(gè)；（3）三個(gè)；（）三個(gè)；（4）四個(gè)。）四個(gè)。 t31.2N/mm2-130N/mm202226、圖示各應(yīng)力隨時(shí)間變化的圖形分別表示什么類型的應(yīng)力？它們的應(yīng)力比、圖示各應(yīng)力隨時(shí)間變化的圖形分別表示什么類型的應(yīng)力？它們的應(yīng)力比分別是多少？分別是多少？ 0t max 0t max m m in a

8、a)b) 0t max m min=0 a 0t max a m=0c)d)解：解：a）靜應(yīng)力）靜應(yīng)力r=1；b）非對(duì)稱（或穩(wěn)定）循環(huán)變應(yīng)力）非對(duì)稱（或穩(wěn)定）循環(huán)變應(yīng)力 0 r +1；c）脈動(dòng)循環(huán)）脈動(dòng)循環(huán)r = 0；d）對(duì)稱循環(huán)）對(duì)稱循環(huán)r=1。 曲線上各點(diǎn)表示在相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)下，不產(chǎn)生疲勞失效的最大應(yīng)力值，即疲勞極限應(yīng)力。曲線上各點(diǎn)表示在相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)下，不產(chǎn)生疲勞失效的最大應(yīng)力值，即疲勞極限應(yīng)力。從圖上可以看出，應(yīng)力愈高，則產(chǎn)生疲勞失效的循環(huán)次數(shù)愈少。從圖上可以看出，應(yīng)力愈高，則產(chǎn)生疲勞失效的循環(huán)次數(shù)愈少。 在作材料試驗(yàn)時(shí)，常取一規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在作材料試驗(yàn)時(shí)，常取一規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

9、N0，稱為循環(huán)基數(shù)，把相應(yīng)于這一循環(huán)次，稱為循環(huán)基數(shù)，把相應(yīng)于這一循環(huán)次數(shù)的疲勞極限，稱為材料的持久疲勞極限，記為數(shù)的疲勞極限，稱為材料的持久疲勞極限，記為 rN0（或（或 r）。）。 有限壽命區(qū)有限壽命區(qū)N0N3N2N1 -1 3 2 1Nr=1無限壽命區(qū)無限壽命區(qū)lg N0lgNa）為線性坐標(biāo)上的疲勞曲線；）為線性坐標(biāo)上的疲勞曲線；b）為對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的疲勞曲線）為對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的疲勞曲線 疲勞曲線（疲勞曲線（ N）四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的 N曲線）曲線）疲勞曲線的定義：表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù)疲勞曲線的定義：表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限的關(guān)系曲線。與疲勞極限的關(guān)系曲線

10、。 疲勞曲線可分成兩個(gè)區(qū)域：有限壽命區(qū)和無限壽命區(qū)。所謂疲勞曲線可分成兩個(gè)區(qū)域：有限壽命區(qū)和無限壽命區(qū)。所謂“無限無限”壽命，是指零壽命，是指零件承受的變應(yīng)力水平低于或等于材料的疲勞極限件承受的變應(yīng)力水平低于或等于材料的疲勞極限 r，工作應(yīng)力總循環(huán)次數(shù)可大于，工作應(yīng)力總循環(huán)次數(shù)可大于N0，零，零件將永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生破壞。件將永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生破壞。 在有限壽命區(qū)的疲勞曲線上，在有限壽命區(qū)的疲勞曲線上，NN0所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的應(yīng)力值，為有限壽命條件下的所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的應(yīng)力值，為有限壽命條件下的疲勞極限。疲勞極限。 對(duì)低碳鋼而言，循環(huán)基數(shù)對(duì)低碳鋼而言，循環(huán)基數(shù)N0=10625107； 對(duì)合金鋼及有色金屬，循環(huán)基數(shù)

11、對(duì)合金鋼及有色金屬，循環(huán)基數(shù)N0=108或（或（5108）；）；變應(yīng)力變應(yīng)力 與在此應(yīng)力作用下斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù)與在此應(yīng)力作用下斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù)N之間有以下關(guān)系式：之間有以下關(guān)系式：此式稱為疲勞曲線方程（或此式稱為疲勞曲線方程（或 N曲線方程）。其中：曲線方程）。其中： rN 應(yīng)力比為應(yīng)力比為r r時(shí)有限壽命疲勞極限應(yīng)力；時(shí)有限壽命疲勞極限應(yīng)力；N N 與與 N對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)；對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)；m 與材料有關(guān)的指數(shù)；與材料有關(guān)的指數(shù)；C C 實(shí)驗(yàn)常數(shù)；實(shí)驗(yàn)常數(shù)；(m(m、c c根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到) )。N N0 0 循環(huán)基數(shù)；循環(huán)基數(shù)； 由上式，對(duì)于不同的應(yīng)力

12、水平，可寫出下式：由上式，對(duì)于不同的應(yīng)力水平，可寫出下式：因而材料的有限壽命（即壽命為因而材料的有限壽命（即壽命為N N時(shí)）的疲勞極限時(shí)）的疲勞極限 rN則為：則為： 利用上式，可求得不同循環(huán)次數(shù)利用上式，可求得不同循環(huán)次數(shù)N時(shí)的疲勞極限值時(shí)的疲勞極限值 rN，kN稱為壽稱為壽命系數(shù)。命系數(shù)。五、五、等壽命等壽命疲勞曲線疲勞曲線 以上所討論的以上所討論的 N曲線，是指對(duì)稱應(yīng)力時(shí)的失效規(guī)律。對(duì)于非對(duì)稱的變應(yīng)力，必須曲線，是指對(duì)稱應(yīng)力時(shí)的失效規(guī)律。對(duì)于非對(duì)稱的變應(yīng)力，必須考慮循環(huán)特性考慮循環(huán)特性r對(duì)疲勞失效的影響。對(duì)疲勞失效的影響。 在作材料試驗(yàn)時(shí)，通常是求出對(duì)稱循環(huán)及脈動(dòng)循環(huán)的疲勞極限在作材料試

13、驗(yàn)時(shí)，通常是求出對(duì)稱循環(huán)及脈動(dòng)循環(huán)的疲勞極限 1及及 0，把這兩個(gè)極，把這兩個(gè)極限應(yīng)力標(biāo)在限應(yīng)力標(biāo)在 m a坐標(biāo)上（圖坐標(biāo)上（圖3）。）。 0/2 s045 45 a mA D G C -1 0/2圖圖3材料的極限應(yīng)力線圖材料的極限應(yīng)力線圖 由于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的平均應(yīng)力由于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的平均應(yīng)力 m=0，最大應(yīng)力等于應(yīng)力幅，所以對(duì)稱循環(huán)疲勞極，最大應(yīng)力等于應(yīng)力幅，所以對(duì)稱循環(huán)疲勞極限在圖中以縱坐標(biāo)軸上的限在圖中以縱坐標(biāo)軸上的A 點(diǎn)來表示。點(diǎn)來表示。 由于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力的平均應(yīng)力及應(yīng)力幅均為由于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力的平均應(yīng)力及應(yīng)力幅均為 m= a= 0/2 /2，所以脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限，所以脈動(dòng)循環(huán)疲

14、勞極限以由原點(diǎn)以由原點(diǎn)0 0所作所作4545 射線上的射線上的D 點(diǎn)來表示。點(diǎn)來表示。 連接連接A 、D 得直線得直線A D 。由于這條直線與不同循環(huán)特性時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)所求得的疲勞極。由于這條直線與不同循環(huán)特性時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)所求得的疲勞極限應(yīng)力曲線非常接近，所以直線限應(yīng)力曲線非常接近，所以直線A D 上任何一點(diǎn)都代表了一定循環(huán)特性時(shí)的疲勞極限。上任何一點(diǎn)都代表了一定循環(huán)特性時(shí)的疲勞極限。 橫軸上任何一點(diǎn)都代表應(yīng)力幅等于零的應(yīng)力，即靜應(yīng)力。取橫軸上任何一點(diǎn)都代表應(yīng)力幅等于零的應(yīng)力，即靜應(yīng)力。取C點(diǎn)的坐標(biāo)值等于材料點(diǎn)的坐標(biāo)值等于材料的屈服極限的屈服極限 s，并自，并自C點(diǎn)作一直線與直線點(diǎn)作一直線與直線C0

15、成成45 夾角，交夾角，交A D 延長(zhǎng)線于延長(zhǎng)線于G ，則，則CG 上任上任何一點(diǎn)均代表何一點(diǎn)均代表 的變應(yīng)力狀況。的變應(yīng)力狀況。maxmas=+=-10/2s04545amADGC0/2圖3 材料的極限應(yīng)力線圖0/2s045amADGC-1e=-1/K0/2K圖4 零件的極限應(yīng)力線圖 于是，零件材料（試件）的極限應(yīng)力曲線即為折線于是，零件材料（試件）的極限應(yīng)力曲線即為折線A G C。材料中發(fā)生的應(yīng)力如處于。材料中發(fā)生的應(yīng)力如處于OA G C區(qū)域以內(nèi)，則表示不發(fā)生破壞；區(qū)域以內(nèi)，則表示不發(fā)生破壞； 直線直線A G 的方程，由已知兩點(diǎn)坐標(biāo)的方程，由已知兩點(diǎn)坐標(biāo)A （0， 1）及）及D （ 0/2

16、 /2， 0/2 /2）求得為（疲勞）求得為（疲勞區(qū)）：區(qū)）：=0t-10ta0tm令 試件的材料特性（等效系數(shù)、折算系數(shù)）；直線GC方程為（靜強(qiáng)度區(qū)）：1、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算a） 變應(yīng)力的循環(huán)特性保持不變，即變應(yīng)力的循環(huán)特性保持不變，即r=C（例如絕大多數(shù)轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)力狀態(tài)）；（例如絕大多數(shù)轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)力狀態(tài)）；Fr0tr=C0tm=Cm=CGFb） 變應(yīng)力的平均應(yīng)力保持不變，即變應(yīng)力的平均應(yīng)力保持不變，即 m=C（振動(dòng)著的受載彈簧中的應(yīng)力狀態(tài)）（振動(dòng)著的受載彈簧中的應(yīng)力狀態(tài)）六、疲勞強(qiáng)度計(jì)算六、疲勞強(qiáng)度計(jì)算彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù)彎曲

17、疲勞極限綜合影響系數(shù) K 只對(duì)變應(yīng)力有影響，對(duì)靜應(yīng)力無影響，和疲勞強(qiáng)度有關(guān)，與靜強(qiáng)度無關(guān)。只對(duì)變應(yīng)力有影響，對(duì)靜應(yīng)力無影響，和疲勞強(qiáng)度有關(guān)，與靜強(qiáng)度無關(guān)。C）變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即）變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即 min=C（例如緊螺栓聯(lián)接中螺栓受軸向變（例如緊螺栓聯(lián)接中螺栓受軸向變載時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)）。載時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)）。P = 0a 0t min=C min 以下分別討論這三種情況：以下分別討論這三種情況：1、r=C的情況的情況 當(dāng)當(dāng)r=C時(shí)，需找到一個(gè)循環(huán)特性與工作應(yīng)力點(diǎn)的循環(huán)特性相同的時(shí)，需找到一個(gè)循環(huán)特性與工作應(yīng)力點(diǎn)的循環(huán)特性相同的極限應(yīng)力值。因?yàn)椋簶O限應(yīng)力值。因?yàn)椋?因此，在圖因此，

18、在圖6中，從坐標(biāo)原點(diǎn)引射線通過工作應(yīng)力點(diǎn)中，從坐標(biāo)原點(diǎn)引射線通過工作應(yīng)力點(diǎn)M（或（或N），與極限應(yīng)力），與極限應(yīng)力曲線交于曲線交于M1 （或（或N1 ），得到），得到0M1 （或（或0N1 ），則在此射線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表），則在此射線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的循環(huán)特性。的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的循環(huán)特性。0amADGCma MNM1N1圖6 r = C時(shí)的極限應(yīng)力 聯(lián)解聯(lián)解OM及及A G 兩直線的方程式，可以求出兩直線的方程式，可以求出M1 點(diǎn)的坐標(biāo)值點(diǎn)的坐標(biāo)值 m 及及 a ，把它們加起來，就可以求出對(duì)應(yīng)于把它們加起來，就可以求出對(duì)應(yīng)于M點(diǎn)的試件的極限應(yīng)力點(diǎn)的試件的極限應(yīng)力 ma

19、x ： 于是，安全系數(shù)計(jì)算值于是，安全系數(shù)計(jì)算值Sca及強(qiáng)度條件為：及強(qiáng)度條件為： 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于N點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)N1 位于直線位于直線C G 上。此時(shí)的極限應(yīng)力上。此時(shí)的極限應(yīng)力即為屈服極限即為屈服極限 s。這就是說，工作應(yīng)力為。這就是說，工作應(yīng)力為N點(diǎn)時(shí)，首先可能發(fā)生的是點(diǎn)時(shí)，首先可能發(fā)生的是屈服失效，故只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，其強(qiáng)度計(jì)算式為：屈服失效，故只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，其強(qiáng)度計(jì)算式為： 分析圖分析圖6得知，凡是工作應(yīng)力點(diǎn)位于得知，凡是工作應(yīng)力點(diǎn)位于OGC區(qū)域內(nèi)時(shí)，在循環(huán)特性等于區(qū)域內(nèi)時(shí)，在循環(huán)特性等于常數(shù)的條件下，極限應(yīng)力統(tǒng)為屈服極限，都只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。常數(shù)的條件下，極限

20、應(yīng)力統(tǒng)為屈服極限，都只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。2、 m=C的情況的情況 當(dāng)當(dāng) m=C時(shí)，需找到一個(gè)其平均應(yīng)力與工作應(yīng)力的平均應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。時(shí)，需找到一個(gè)其平均應(yīng)力與工作應(yīng)力的平均應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。在圖在圖7中，通過中，通過M（或（或N）點(diǎn)作縱軸的平行線）點(diǎn)作縱軸的平行線MM2 （或（或NN2 ），則此線上任何一），則此線上任何一點(diǎn)代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的平均應(yīng)力值。點(diǎn)代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的平均應(yīng)力值。0amADGCMNM2 N2 H圖7 m=C時(shí)的極限應(yīng)力3、 min=C的情況的情況 當(dāng)當(dāng) min=C時(shí)，需找到一個(gè)其最小應(yīng)力與工作應(yīng)力的最小應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。時(shí)，需找到一個(gè)其最小應(yīng)力與

21、工作應(yīng)力的最小應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。0amADGCMNM3N3I45minMminN圖8 min=C時(shí)的極限應(yīng)力 因此在圖因此在圖8中，通過中，通過M（或（或N）點(diǎn)，作與橫坐標(biāo)軸夾角為）點(diǎn)，作與橫坐標(biāo)軸夾角為45 的直的直線，則此直線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力均具有相同的最小應(yīng)力。線，則此直線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力均具有相同的最小應(yīng)力。七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算1應(yīng)力譜應(yīng)力譜1nn1n2n323231123tn1n2n3圖9不穩(wěn)定變應(yīng)力示意圖 圖圖9為一不穩(wěn)定變應(yīng)力的示意圖。變應(yīng)力為一不穩(wěn)定變應(yīng)力的示意圖。變應(yīng)力 1（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的最大（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的最大應(yīng)力，或不

22、對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的等效對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的應(yīng)力幅）作用了應(yīng)力，或不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的等效對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的應(yīng)力幅）作用了n1次，次， 2作用了作用了n2次，次，等等。等等。2、疲勞損傷累積假說、疲勞損傷累積假說曼耐爾（曼耐爾（Miners rule法則）法則）a）金屬材料在一定變應(yīng)力作用下都有一定壽命；）金屬材料在一定變應(yīng)力作用下都有一定壽命；b）每增加一次過載的應(yīng)力（超過材料的持久疲勞極限），就對(duì)材料造成一）每增加一次過載的應(yīng)力（超過材料的持久疲勞極限），就對(duì)材料造成一定的損傷，當(dāng)這些損傷的逐漸積累其總和達(dá)到其壽命相當(dāng)?shù)膲勖鼤r(shí)，材料即定的損傷，當(dāng)這些損傷的逐漸積累其總和達(dá)到其壽命相當(dāng)?shù)膲勖鼤r(shí)，材料即造

23、成破壞；造成破壞；c）小于持久疲勞極限，不會(huì)對(duì)材料造成損傷；）小于持久疲勞極限，不會(huì)對(duì)材料造成損傷；d）變應(yīng)力大小作用的次序?qū)p傷有影響。）變應(yīng)力大小作用的次序?qū)p傷有影響。 因?yàn)楫?dāng)損傷率達(dá)到因?yàn)楫?dāng)損傷率達(dá)到100%時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破壞，時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對(duì)應(yīng)于極限故對(duì)應(yīng)于極限狀狀況有況有：是極限狀態(tài)一般地寫成： 上式是疲勞損傷線性累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式。自從此假說提出后，上式是疲勞損傷線性累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式。自從此假說提出后，曾作了大量的試驗(yàn)研究，以驗(yàn)證此假說的正確性。試驗(yàn)表明，當(dāng)各個(gè)曾作了大量的試驗(yàn)研究，以驗(yàn)證此假說的正確性。試驗(yàn)表明，當(dāng)各個(gè)作用的應(yīng)力幅無巨大的差別時(shí)，這個(gè)規(guī)律是

24、正確的。作用的應(yīng)力幅無巨大的差別時(shí)，這個(gè)規(guī)律是正確的。 當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最大的，然后依次降低時(shí)，上式中的等號(hào)右邊將當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最大的，然后依次降低時(shí)，上式中的等號(hào)右邊將不等于不等于1，而小于，而小于1（起斷裂作用）（起斷裂作用）; 當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最小的，然后依次升高時(shí)，則式中等號(hào)右邊要大當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最小的，然后依次升高時(shí)，則式中等號(hào)右邊要大于于1（起強(qiáng)化作用）。（起強(qiáng)化作用）。 通過大量的試驗(yàn)，可以有以下的關(guān)系：通過大量的試驗(yàn)，可以有以下的關(guān)系：說明Miner法則有一定的局限性。3疲勞強(qiáng)度計(jì)算疲勞強(qiáng)度計(jì)算 不穩(wěn)定應(yīng)力，尋找相當(dāng)應(yīng)力，穩(wěn)定應(yīng)力。不穩(wěn)定應(yīng)力，尋找相當(dāng)應(yīng)力，穩(wěn)定應(yīng)力

25、?？偪?結(jié)結(jié)1、在解決變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度問題叫疲勞強(qiáng)度。、在解決變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度問題叫疲勞強(qiáng)度。 零件里通常作用的都是變應(yīng)力，所以其應(yīng)用更為廣泛。零件里通常作用的都是變應(yīng)力，所以其應(yīng)用更為廣泛。2、疲勞強(qiáng)度和哪些因素有關(guān)、疲勞強(qiáng)度和哪些因素有關(guān) = f（N，r，K ，材料，形式），材料，形式） 疲勞強(qiáng)度比靜強(qiáng)度復(fù)雜得多。疲勞強(qiáng)度比靜強(qiáng)度復(fù)雜得多。3三大理論一假說：三大理論一假說： 疲勞曲線疲勞曲線解決對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算問題；解決對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算問題； 極限應(yīng)力圖極限應(yīng)力圖對(duì)稱對(duì)稱非對(duì)稱的關(guān)系；非對(duì)稱的關(guān)系； Miner法則法則穩(wěn)定和非穩(wěn)定應(yīng)力的關(guān)系；穩(wěn)定和非穩(wěn)定應(yīng)力的關(guān)系；4強(qiáng)

26、度計(jì)算式強(qiáng)度計(jì)算式變應(yīng)力穩(wěn)定不穩(wěn)定簡(jiǎn)單復(fù)合對(duì) 稱非對(duì)稱Cm=C=minCr =第三章第三章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（習(xí)題機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（習(xí)題2）一、選擇題3-145鋼的持久疲勞極限鋼的持久疲勞極限 -1=270Mpa，設(shè)疲勞曲線方程的冪指數(shù)，設(shè)疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，應(yīng)，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)力循環(huán)基數(shù)N0=5106次，當(dāng)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次，當(dāng)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=104次時(shí)，有限壽命疲勞極限次時(shí)，有限壽命疲勞極限為為 Mpa。（1）539； （2）135； （3）175； （4）417；3-2零件表面經(jīng)淬火、滲氮、噴丸、滾子碾壓等處理后，其疲勞強(qiáng)度零件表面經(jīng)淬火、滲氮、噴丸、滾子碾壓等處理后

27、，其疲勞強(qiáng)度 。（1）增高）增高 （2）降低）降低 （3）不變）不變 （4）增高或降低視處理方法而定）增高或降低視處理方法而定3-3影響零件疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)影響零件疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)K 與與 等因素有關(guān)。等因素有關(guān)。（1）零件的應(yīng)力集中、加工方法、過載；（）零件的應(yīng)力集中、加工方法、過載；（2）零件的應(yīng)力循環(huán)特性、應(yīng)力集中、）零件的應(yīng)力循環(huán)特性、應(yīng)力集中、加載狀態(tài)；（加載狀態(tài)；（3）零件的表面狀態(tài)、絕對(duì)尺寸、應(yīng)力集中；（）零件的表面狀態(tài)、絕對(duì)尺寸、應(yīng)力集中；（4）零件的材料、熱）零件的材料、熱處理方法、絕對(duì)尺寸。處理方法、絕對(duì)尺寸。1133-4 繪制設(shè)計(jì)零件的繪制設(shè)計(jì)零件的 m a極

28、限應(yīng)力簡(jiǎn)圖時(shí)，極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖時(shí)， 所必須的已知數(shù)據(jù)是所必須的已知數(shù)據(jù)是 。（1） -1， 0， s，k ；（；（2） -1， 0， s，K ;（3） -1， s， ，K ;（4） -1， 0， ，K ;3-5在圖示設(shè)計(jì)零件的在圖示設(shè)計(jì)零件的 m a極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M所在的所在的0N線與線與橫軸間夾角橫軸間夾角 =45 ，則該零件受的是，則該零件受的是 。（1）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（2）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（3）脈動(dòng)循）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（環(huán)變應(yīng)力；（4）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；04

29、5135amANGCM233-6在題在題3-5圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M所在的所在的0N線與橫軸之間線與橫軸之間的夾角的夾角 =90 時(shí)，則該零件受的是時(shí)，則該零件受的是 。（1）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（2）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（3）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（4）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；3-7已知一零件的最大工作應(yīng)力已知一零件的最大工作應(yīng)力 max=180Mpa，最小工作應(yīng)力，最小工作應(yīng)力 min=-80Mpa。則。則在圖示的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，該應(yīng)力點(diǎn)在圖

30、示的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，該應(yīng)力點(diǎn)M與原點(diǎn)的連線與原點(diǎn)的連線0M與橫軸間的夾角與橫軸間的夾角 為為 。（1）68 57 44 ；（；（2）21 2 15 ；（；（3）66 2 15 ；（；（4）74 28 33 ；0135amANGCM(m,a)213-8在圖示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖上，在圖示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖上，M為零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，若加載于零件的過程中保為零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，若加載于零件的過程中保持最小應(yīng)力持最小應(yīng)力 min為常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為為常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為 。（1）M1；（；（2）M2；（；（3）M3（4）M4；3-9在上題中若對(duì)零件加載的過程中保持應(yīng)力比在上題中若對(duì)零

31、件加載的過程中保持應(yīng)力比r等于常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)等于常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為為 。（1）M1；（；（2）M2；（；（3）M3（4）M4；045135amAGCM45M1M2M3M4233-103-8題中若對(duì)零件加載的過程中保持平均應(yīng)力題中若對(duì)零件加載的過程中保持平均應(yīng)力 m等于常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力等于常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為點(diǎn)應(yīng)為 。（1）M1；（；（2）M2；（；（3）M3（4）M4；3-11零件的材料為零件的材料為45鋼，鋼， b=600Mpa， s=355Mpa， -1=270Mpa， =0.2，零件的疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)，零件的疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)K =1.4

32、。則在圖示的零件極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中。則在圖示的零件極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中 角為角為 。（1）36 55 35 ；（；（2）41 14 22 ；（；（3）48 45 38 ；（；（3）67 8 6 ；-1/K0/2K0/2s045amADBC123-12 在題在題3-5圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M所在的所在的0N線與橫軸間線與橫軸間夾角夾角 =50 ，則該零件受的是，則該零件受的是 。（1）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（2）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（3）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（4）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

33、；不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；3-13一零件由一零件由40Cr制成，已知材料的制成，已知材料的 b=980Mpa， s=785Mpa， -1 =440Mpa， =0.3。零件的最大工作應(yīng)力。零件的最大工作應(yīng)力 max=240Mpa，最小工作應(yīng)力，最小工作應(yīng)力 min=-80Mpa，疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)，疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)K =1.44。則當(dāng)應(yīng)力比。則當(dāng)應(yīng)力比r=常數(shù)時(shí)，該零件常數(shù)時(shí)，該零件的疲勞強(qiáng)度工作安全系數(shù)的疲勞強(qiáng)度工作安全系數(shù)S為為 。（1）3.27;（2）1.73;（3）1.83;（4）1.27;3-14若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 1=500Mpa作用于零件作用于零件n1=104次以后，它所造成的疲勞損傷，相當(dāng)次以后，它所造成的疲勞損傷，相當(dāng) 于應(yīng)力于應(yīng)力 2=450Mpa作用于零件作用于零件 。（1）0.39104；（；（2）1.46104；（；（3）2.58104；（；（4）7.45104；3233-15若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 1=400Mpa作用于零件作用于零件