第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度

1、一一. .基本概念基本概念1.1.載荷：載荷：靜載荷、變載荷靜載荷、變載荷1 1）名義載荷名義載荷( (理論載荷理論載荷) )：Fn、M、T、P2 2）實(shí)際載荷實(shí)際載荷( (考慮實(shí)際因素的載荷考慮實(shí)際因素的載荷) )：2.2.應(yīng)力：應(yīng)力：靜應(yīng)力、變應(yīng)力靜應(yīng)力、變應(yīng)力ncaKFF 第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度準(zhǔn)備知識(shí)3 3）計(jì)算載荷計(jì)算載荷( (強(qiáng)度計(jì)算時(shí)所采用的荷強(qiáng)度計(jì)算時(shí)所采用的荷) )：注意：注意：計(jì)算載荷比名義載荷更接近于實(shí)際載荷。計(jì)算載荷比名義載荷更接近于實(shí)際載荷。1）工作應(yīng)力工作應(yīng)力：按：按計(jì)算載荷計(jì)算的作用在零件上的應(yīng)力計(jì)算載荷計(jì)算的作用在零件上的應(yīng)力， 2）計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力：復(fù)雜應(yīng)力狀

2、態(tài)時(shí)，按強(qiáng)度理論求出的應(yīng)力，：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，按強(qiáng)度理論求出的應(yīng)力， ca 3）極限應(yīng)力極限應(yīng)力： lim (靜應(yīng)力下，極限應(yīng)力為定值：靜應(yīng)力下，極限應(yīng)力為定值： S或或 B ；變應(yīng)力下，極限應(yīng)力是變值）；變應(yīng)力下，極限應(yīng)力是變值）4）許用應(yīng)力許用應(yīng)力： Slim二二. .機(jī)械零件的強(qiáng)度方法機(jī)械零件的強(qiáng)度方法 ca穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力1. .設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算： 2 . .校核計(jì)算：校核計(jì)算：1）應(yīng)力）應(yīng)力校核計(jì)算：校核計(jì)算：SScalim2）安全系數(shù)）安全系數(shù)校核計(jì)算：校核計(jì)算：三三. .變應(yīng)力變應(yīng)力應(yīng)力隨時(shí)間而變化應(yīng)力隨時(shí)間而變化1 1）循環(huán)變應(yīng)力）循環(huán)變應(yīng)力（周期變化）（周期變化

3、）2 2）非循環(huán)變應(yīng)力）非循環(huán)變應(yīng)力（非周期變化）（非周期變化）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力及特性：穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力及特性：1）最大應(yīng)力：）最大應(yīng)力： max2）最小應(yīng)力：）最小應(yīng)力： min3）平均應(yīng)力：）平均應(yīng)力： m4）應(yīng)力幅值：）應(yīng)力幅值： a5）循環(huán)特性：）循環(huán)特性：r注意：注意： 1）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生的，也可能是由靜載荷產(chǎn)生的。）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生的，也可能是由靜載荷產(chǎn)生的。 2）在變應(yīng)力作用下，零件產(chǎn)生的是疲勞破壞。）在變應(yīng)力作用下，零件產(chǎn)生的是疲勞破壞。3）疲勞破壞的特征）疲勞破壞的特征： （1） lin B或或 s ； （2）無(wú)塑性變形的突然斷裂；）無(wú)塑性變形的突然斷裂； （3）是損傷

4、的累積，裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)）是損傷的累積，裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N擴(kuò)展。擴(kuò)展。 min m變應(yīng)力關(guān)系：變應(yīng)力關(guān)系：)(21minmaxm)(21minmaxamaxminr 在靜載荷作用下，隨時(shí)間在靜載荷作用下，隨時(shí)間t變化的變應(yīng)力舉例。變化的變應(yīng)力舉例。 在靜載荷作用下，在靜載荷作用下， 隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的變變化的變 應(yīng)力舉例應(yīng)力舉例變應(yīng)力的種類變應(yīng)力的種類變應(yīng)力的特征參數(shù)變應(yīng)力的特征參數(shù)平均應(yīng)力平均應(yīng)力應(yīng)力幅應(yīng)力幅循環(huán)特征（應(yīng)力比）循環(huán)特征（應(yīng)力比）2minmaxm2minmaxamaxminr穩(wěn)定循環(huán)穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力變應(yīng)力非穩(wěn)定循非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力環(huán)變應(yīng)力隨機(jī)性非穩(wěn)隨機(jī)性非穩(wěn)定變應(yīng)力定變應(yīng)力規(guī)

5、律性非穩(wěn)規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力定變應(yīng)力變應(yīng)力的種類變應(yīng)力的種類 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力的類型及特性：循環(huán)變應(yīng)力的類型及特性：1）對(duì)稱）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力：循環(huán)變應(yīng)力：10maxmaxminram、2）脈動(dòng)）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力：循環(huán)變應(yīng)力：3）非對(duì)稱）非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力：循環(huán)變應(yīng)力：4）靜）靜應(yīng)力：應(yīng)力：020maxminram、1maxminrm、變應(yīng)力關(guān)系：變應(yīng)力關(guān)系：)(21minmaxm)(21minmaxamaxminr min m 1、失效形式：疲勞（破壞）（斷裂） 2、疲勞破壞特征： 1）斷裂過(guò)程：產(chǎn)生初始裂紋 （應(yīng)力較

6、大處） 裂紋尖端在切應(yīng)力作用下，反復(fù)擴(kuò) 展，直至產(chǎn)生疲勞裂紋。 2）斷裂面：光滑區(qū)（疲勞發(fā)展區(qū)） 粗糙區(qū)（脆性斷裂區(qū)） 3）無(wú)明顯塑性變形的脆性突然斷裂 4）破壞時(shí)的應(yīng)力（疲勞極限）遠(yuǎn)小于材料的屈服極限 變應(yīng)力作用下機(jī)械零件的失效特征3、疲勞破壞的機(jī)理：損傷的累積4、影響因素：不僅與材料性能有關(guān)，變應(yīng)力的循環(huán)特性， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力幅都對(duì)疲勞極限有很大影響。疲勞極限：在循環(huán)特性r下的變應(yīng)力，經(jīng)過(guò)N次循環(huán)后，材料不發(fā)生破壞的應(yīng)力的最大值，稱為疲勞極限 描述材料的疲勞特性：描述材料的疲勞特性： max、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N、應(yīng)力循環(huán)特性應(yīng)力循環(huán)特性r3-1 材料的疲勞特性 當(dāng)循環(huán)特性當(dāng)循

7、環(huán)特性 r 為定值時(shí)，對(duì)試樣作疲勞試驗(yàn)為定值時(shí)，對(duì)試樣作疲勞試驗(yàn), ,在不同的在不同的 N 值下值下, ,記記錄試樣破壞的錄試樣破壞的 max值。值。一、材料疲勞曲線之一一、材料疲勞曲線之一 -N曲線曲線低周疲勞低周疲勞高周疲勞高周疲勞高周疲勞線段分為兩部分：高周疲勞線段分為兩部分：1）有限壽命）有限壽命（CD段）：段）：曲線方程：曲線方程：（常數(shù)）CNmrNm材料常數(shù)，材料常數(shù)，m=620 由于由于ND（10625 107）較大，為了）較大，為了確定常數(shù)確定常數(shù)C，通常取通常取N=N0試驗(yàn)得試驗(yàn)得 rN0 rN0循環(huán)基數(shù)；循環(huán)基數(shù)； N0=（110） 106（鋼材、彎曲拉壓疲勞時(shí)）（鋼材、彎

8、曲拉壓疲勞時(shí)）這樣：這樣：CNNmrmrN0）（DCrNmrrNNNNKNN02）無(wú)有限壽命）無(wú)有限壽命（D點(diǎn)以后段）：點(diǎn)以后段）：)(DrNrrNNNDN有限壽命區(qū)無(wú)限壽命區(qū)(循環(huán)基數(shù))疲勞曲線方程（當(dāng)疲勞曲線方程（當(dāng)NN0時(shí)）時(shí)）CNNmrmrN0m、C為試驗(yàn)常數(shù)rNrmrNkNN0NrNN0rrND有限壽命疲勞有限壽命疲勞極限極限持久疲勞極限持久疲勞極限疲勞極限疲勞極限壽命系數(shù)： ND是對(duì)應(yīng)于材料疲勞曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，而循環(huán)基數(shù)N是人為規(guī)定的一個(gè)循環(huán)次數(shù)。設(shè)計(jì)手冊(cè)中的N，可能等于ND，也可能不等于ND，這是查手冊(cè)時(shí)應(yīng)當(dāng)弄清楚的，不要把二者弄混淆了。疲勞曲線（疲勞曲線（N 曲線）曲

9、線）疲勞曲線是用一批標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)并用統(tǒng)計(jì)處理的方法得到的。即以規(guī)定的循環(huán)特征r的變應(yīng)力（通常通常取取r =- -1)加于標(biāo)準(zhǔn)試件，經(jīng)過(guò)N次循環(huán)后不發(fā)生疲勞破壞時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞極限應(yīng)力rN。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以得到不同的rN時(shí)相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)N，將結(jié)果繪制成疲勞曲線，即-N曲線。二二. .材料疲勞曲線之二材料疲勞曲線之二等壽命曲線（極限應(yīng)力圖）等壽命曲線（極限應(yīng)力圖）1.1.材料的極限應(yīng)力圖及其簡(jiǎn)化：材料的極限應(yīng)力圖及其簡(jiǎn)化： 當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N為定值時(shí)（為定值時(shí)（ N= N0 ），試驗(yàn)得出），試驗(yàn)得出 r 與與 r 的關(guān)系。的關(guān)系。通常是找通常是找 m與與 a 的關(guān)系，間接代表

10、的關(guān)系，間接代表r 與與 r 的關(guān)系。的關(guān)系。amramamrmaxmaxmin試件的試驗(yàn)條件：試件的試驗(yàn)條件：1）光滑、無(wú)應(yīng)力集中源；）光滑、無(wú)應(yīng)力集中源；2）標(biāo)準(zhǔn)尺寸。）標(biāo)準(zhǔn)尺寸。),(am),(am材料的極限應(yīng)力圖的簡(jiǎn)化：材料的極限應(yīng)力圖的簡(jiǎn)化：D4545G20ma20A 點(diǎn)：點(diǎn)：r = -1 (對(duì)稱對(duì)稱)C點(diǎn)：點(diǎn)： r = 1 (靜應(yīng)力靜應(yīng)力)D 點(diǎn)：點(diǎn)：r = 0 (脈動(dòng)脈動(dòng))直線直線 ： CG3 . 02 . 02 . 01 . 0合金鋼：碳鋼：直線直線 ： GAma00112m1）（am ,）（am ,返回mas2.2.零件的極限應(yīng)力圖及其簡(jiǎn)化：零件的極限應(yīng)力圖及其簡(jiǎn)化：考慮考慮

11、應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面質(zhì)量、強(qiáng)化應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面質(zhì)量、強(qiáng)化等因素時(shí)的疲勞極限：等因素時(shí)的疲勞極限：應(yīng)力集中：應(yīng)力集中：零件剖面幾何形狀突變處疲勞極限降低零件剖面幾何形狀突變處疲勞極限降低)(kk引引應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力集中系數(shù) 來(lái)考慮來(lái)考慮絕對(duì)尺寸：絕對(duì)尺寸：剖面絕對(duì)尺寸大、出現(xiàn)缺陷概率大、疲勞極限剖面絕對(duì)尺寸大、出現(xiàn)缺陷概率大、疲勞極限 降低降低用用絕對(duì)尺寸系數(shù)絕對(duì)尺寸系數(shù) 來(lái)考慮來(lái)考慮)(表面質(zhì)量表面質(zhì)量：表面光滑，能提高疲勞極限表面光滑，能提高疲勞極限用用表面質(zhì)量表面質(zhì)量系數(shù)系數(shù) 來(lái)考慮來(lái)考慮)(強(qiáng)化處理：強(qiáng)化處理：表面強(qiáng)化處理，能提高疲勞極限表面強(qiáng)化處理，能提高疲勞極限用用零件強(qiáng)

12、化零件強(qiáng)化系數(shù)系數(shù) 來(lái)考慮來(lái)考慮q各個(gè)系數(shù)各個(gè)系數(shù)的值參看的值參看P38P38 4545本本章附錄。章附錄。mmeaaeK,qkK111綜合影響系數(shù)：綜合影響系數(shù)：），（KD2200AK1直線直線 AGKaae由G），（aeme），（aememeKK1meeeae10012Ke1 1）直線直線 的方程：的方程： AGKaae2 2）直線直線 ： GCmeaes 同樣，按照上述方法可寫(xiě)出剪應(yīng)力的極限應(yīng)力曲線方程。 GCAGmeaeeK1mea001200121KKeqkK111meaes一一. .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 變應(yīng)力的應(yīng)力比保持不變

13、，即：變應(yīng)力的應(yīng)力比保持不變，即：r = C 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 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 = = C3-2 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一般步驟：一般步驟：1）由外載荷計(jì)算）由外載荷計(jì)算 max 、 min m 、 a工作應(yīng)力；工作應(yīng)力；2）將）將工作應(yīng)力工作應(yīng)力 m、 a標(biāo)在零件極標(biāo)在零件極 限應(yīng)力圖上，得限應(yīng)力圖上，得工作應(yīng)力點(diǎn)：工作應(yīng)力點(diǎn)： M（ m， a ）amM,3）確定）確定工作應(yīng)力點(diǎn)工作應(yīng)力點(diǎn)M（ m， a ）所對(duì)應(yīng)的所對(duì)應(yīng)的 零件的極限應(yīng)力點(diǎn)零件的極限應(yīng)力點(diǎn) M （ me ， ae

14、 ） aemeM,零件的極限應(yīng)力零件的極限應(yīng)力aememaxlim4）計(jì)算）計(jì)算安全系數(shù)安全系數(shù)： SScamaxmaxlim零件的極限應(yīng)力點(diǎn)的零件的極限應(yīng)力點(diǎn)的確定：確定： 按零件的加載方式分按零件的加載方式分Cr （如轉(zhuǎn)軸）（如轉(zhuǎn)軸）amM,aemeM,mamamameaeKKmax11maxlimCrrma11minmaxminmaxmaC1.1.變應(yīng)力的應(yīng)力比保持不變，即變應(yīng)力的應(yīng)力比保持不變，即上式表示：上式表示：r =C時(shí)，為過(guò)時(shí)，為過(guò) 坐標(biāo)坐標(biāo) 原點(diǎn)原點(diǎn)O的一條直線。的一條直線。1）如果）如果OM線與線與AG線交于線交于M （ me ， ae ），則有：），則有： maaaema

15、mmeKK11,SKSmaca1maxmaxlimamM,aemeM,NsmeaemaxlimN2）如果）如果ON線與線與GC線交于線交于N （ me ， ae ），則有：），則有： SSamscamaxmaxlim按靜應(yīng)力計(jì)算：按靜應(yīng)力計(jì)算：注意：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在注意：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在OGC區(qū)域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)， 則則 lin= s，這時(shí)，這時(shí)按靜應(yīng)力計(jì)算按靜應(yīng)力計(jì)算極限應(yīng)力圖分兩個(gè)區(qū)： 疲勞強(qiáng)度 靜強(qiáng)度：OGCOAG2.2.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CmamM,（如振動(dòng)中的彈簧）（如振動(dòng)中的彈簧）aemeM,SKKSammca1maxmaxlimCm上式表示為：上式

16、表示為： 平行平行 縱坐標(biāo)縱坐標(biāo) 的一條直線。的一條直線。1）如果此線與）如果此線與AG線交于線交于M （ me ， ae ），則有：），則有： Kmaemme1,KKmmeae1maxlimamM,aemeM,smeaemaxlim2）如果此線與）如果此線與GC線交于線交于N （ me ， ae ），則有：），則有： SSamscamaxmaxlim按靜應(yīng)力計(jì)算：按靜應(yīng)力計(jì)算：注意：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在注意：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在HGC區(qū)域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)， 則則 lin= s，這時(shí)，這時(shí)按靜應(yīng)力計(jì)算按靜應(yīng)力計(jì)算NHN極限應(yīng)力圖分兩個(gè)區(qū)： 疲勞強(qiáng)度 靜強(qiáng)度：HGCOAGH3.3.變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即

17、變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即CminamM,M（如受軸向變載荷的緊（如受軸向變載荷的緊螺栓的應(yīng)力狀態(tài)）螺栓的應(yīng)力狀態(tài)）Cammin45SKKSacaminmin1maxmaxmaxlim22KKKKammeaemin11maxlim式表示為：過(guò)式表示為：過(guò) M點(diǎn)與橫坐軸夾角點(diǎn)與橫坐軸夾角45的一條直線。的一條直線。KKKamaeamme)(,)(111）如果此線與）如果此線與AG線交于線交于M （ me ， ae ），則有：），則有： amM,MNI45N 同樣，按照上述方同樣，按照上述方法可寫(xiě)出剪應(yīng)力的疲勞法可寫(xiě)出剪應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式。略強(qiáng)度計(jì)算公式。略 smeaemaxlim2）如果此

18、線與）如果此線與GC線交于線交于N （ me ， ae ），則有：），則有： SSamscamaxmaxlim按靜應(yīng)力計(jì)算：按靜應(yīng)力計(jì)算：注意：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在注意：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在IGC區(qū)域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)， 則則 lin= s，這時(shí)，這時(shí)按靜應(yīng)力計(jì)算按靜應(yīng)力計(jì)算極限應(yīng)力圖分兩個(gè)區(qū)： 疲勞強(qiáng)度 靜強(qiáng)度：IGCOAGI等效對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 分子為材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限，分母為工作應(yīng)力幅乘以應(yīng)力幅的綜合影響系數(shù)（即 ）再加上 。從實(shí)際效果看，可以把 項(xiàng)看成是一個(gè)應(yīng)力幅，而 是把平均應(yīng)力折算為等效應(yīng)力幅的折算系數(shù)。因此，可以把 看成是一個(gè)與原來(lái)作用的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力等效的對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。由于是對(duì)稱循環(huán)

19、，所以它是一個(gè)應(yīng)力幅，記為 。這樣的概念叫做應(yīng)力的等效轉(zhuǎn)化。由此的：sksmaca1akmmmakadmaadk4.4.等效對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力等效對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力于是安全系數(shù)為：5、較短使用期限時(shí)零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 如果只要求機(jī)械零件在不長(zhǎng)的使用期限內(nèi)不發(fā)生疲勞破壞，具體講，當(dāng)零件應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在 的范圍以內(nèi)事，則在做疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)所采用的極限應(yīng)力 應(yīng)當(dāng)為所要求的壽命時(shí)的有限疲勞極限。即在以前的有關(guān)計(jì)算公式中，統(tǒng)統(tǒng)以 代替 。這時(shí)零件的計(jì)算安全系數(shù)就會(huì)增大。 adcas1limrNr0410NN 二二. .雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞極限雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞極限 若零件上作用有若零件上作

20、用有周期相同、相位相同周期相同、相位相同的的對(duì)稱彎曲應(yīng)力對(duì)稱彎曲應(yīng)力 a a和和扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力 a a時(shí)，時(shí)，對(duì)一般結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得其對(duì)應(yīng)的對(duì)一般結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得其對(duì)應(yīng)的極限應(yīng)力極限應(yīng)力（ a a ， a a ）符合下列關(guān)系：）符合下列關(guān)系：12121eaea注：注：因?yàn)闉閷?duì)稱循環(huán)，所以：因?yàn)闉閷?duì)稱循環(huán)，所以：maxmaxaa 曲線曲線 上任何上任何一點(diǎn)都代表一對(duì)極限一點(diǎn)都代表一對(duì)極限應(yīng)應(yīng) 。 若零件的工作應(yīng)若零件的工作應(yīng)力點(diǎn)力點(diǎn) 在以在以內(nèi)，則是安全的。內(nèi)，則是安全的。),(aa),(aaMABaae 1e 1oABCDCDeaeaM11,eaeaM11,式中：式中： -1e-1e

21、為零件只受為零件只受對(duì)稱對(duì)稱 時(shí)的極限應(yīng)力時(shí)的極限應(yīng)力 - -1e 1e 為零件只受為零件只受對(duì)稱對(duì)稱 時(shí)的極限應(yīng)力時(shí)的極限應(yīng)力aae 1e 1oABCDCDeaeaeaeaDOCOODOC1111aaaacaODDOOCCOOMMOSacaaacaaSS12121eaea12121eacaeacaSSSae1令：Sae1eaeaM11,eaeaM11,122SSSScaca22SSSSSca 當(dāng)零件上作用的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為當(dāng)零件上作用的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為非對(duì)稱循環(huán)非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)：變應(yīng)力時(shí)：maKS1maKS1疲勞損傷累積理論疲勞損傷累積理論MinerMiner法則法則1、假說(shuō)內(nèi)容是

22、：在使初始裂紋形成和擴(kuò)展的過(guò)程中，零件或材料內(nèi)部的損傷、假說(shuō)內(nèi)容是：在使初始裂紋形成和擴(kuò)展的過(guò)程中，零件或材料內(nèi)部的損傷是逐漸積累的，累積到一定程度才發(fā)生疲勞破壞，而不論其應(yīng)力譜如何。是逐漸積累的，累積到一定程度才發(fā)生疲勞破壞，而不論其應(yīng)力譜如何。2、假說(shuō)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：、假說(shuō)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：11nn2211iiNnNnNnNn或疲勞損傷累積理論疲勞損傷累積理論MinerMiner法則法則1、假說(shuō)內(nèi)容是：在使初始裂紋形成和擴(kuò)展的過(guò)程中，零件或材料內(nèi)部的損傷、假說(shuō)內(nèi)容是：在使初始裂紋形成和擴(kuò)展的過(guò)程中，零件或材料內(nèi)部的損傷時(shí)逐漸積累的，累積到一定程度才發(fā)生疲勞破壞，而不論其應(yīng)力譜如何。時(shí)逐漸積累的，

23、累積到一定程度才發(fā)生疲勞破壞，而不論其應(yīng)力譜如何。2、假說(shuō)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：、假說(shuō)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：11nn2211iiNnNnNnNn或3、自從假說(shuō)提出后，曾作了大量的實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證假說(shuō)的正確性。、自從假說(shuō)提出后，曾作了大量的實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證假說(shuō)的正確性。當(dāng)各個(gè)作用的應(yīng)力幅無(wú)巨大的差別以及無(wú)短時(shí)的當(dāng)各個(gè)作用的應(yīng)力幅無(wú)巨大的差別以及無(wú)短時(shí)的強(qiáng)烈過(guò)載時(shí)，這個(gè)規(guī)律是正確的；當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最大強(qiáng)烈過(guò)載時(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)，式中的等號(hào)右邊將小于的，然后依次降低時(shí)，式中的等號(hào)右邊將小于1 1；當(dāng)各級(jí)應(yīng)；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

24、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1 1。iiNn0.72.2規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算3機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算若應(yīng)力每循環(huán)一次都對(duì)材料的破壞起相同的作用，則應(yīng)力 1 每循環(huán)一次對(duì)材料的損傷率即為1/N1，而循環(huán)了n1次的1對(duì)材料的損傷率即為n1/N1。如此類推，循環(huán)了n2次的2對(duì)材料的損傷率即為n2/N2，。當(dāng)損傷率達(dá)到100%時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對(duì)應(yīng)于極限狀況有：1332211NnNnNn用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算不穩(wěn)定變應(yīng)力非規(guī)律性規(guī)律性按損傷累積假說(shuō)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算mNN)(1101mNN)(2102mNN)(3103miiNN)(10， 把他們

25、帶入上式，得到不穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力條件：1).(1101221110mzimiimzzmmmNnnnnN如果在上述應(yīng)力作用下未達(dá)到破壞。則：1101mzimiiNn或者zimmiiNn110mimniicanN101ca不穩(wěn)定變應(yīng)力的計(jì)算應(yīng)力1ca安全系數(shù)Sca及強(qiáng)度條件式為：SScaca1例題例題3-13-1 4545鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的性能為：鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后的性能為：601105, 9,307NmMpa現(xiàn)在此材料做試件進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力現(xiàn)在此材料做試件進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力Mpa5001作用作用10104 4次，次，Mpa4002作用作用10105 5次，次，試計(jì)算時(shí)間在此條件下的計(jì)算

26、安全系數(shù)，若以后再以試計(jì)算時(shí)間在此條件下的計(jì)算安全系數(shù)，若以后再以Mpa3503作用于試件，還能再循環(huán)多少次，才能使作用于試件，還能再循環(huán)多少次，才能使試件破壞。試件破壞。五、許用安全系數(shù)的選取五、許用安全系數(shù)的選取 安全系數(shù)定得正確與否對(duì)零件尺寸有很大影響1 1）靜應(yīng)力下，塑性材料）靜應(yīng)力下，塑性材料的零件：的零件：S =1.2S =1.2.5.5 鑄鋼件：鑄鋼件：S =1.S =1.5.5S S典型機(jī)械的典型機(jī)械的 S S 可通過(guò)查表求得?？赏ㄟ^(guò)查表求得。 無(wú)表可查時(shí)，按無(wú)表可查時(shí)，按以下原則?。阂韵略瓌t取： 零件尺寸大，結(jié)構(gòu)笨重。零件尺寸大，結(jié)構(gòu)笨重。S S 可能不安全?？赡懿话踩?。）靜應(yīng)力下，）靜應(yīng)力下，脆脆性材料，性材料，如高強(qiáng)度鋼或鑄鐵：如高強(qiáng)度鋼或鑄鐵： S =3S =34 43 3）變變應(yīng)力下，應(yīng)力下， S =1.3S =1.31.71.7材料不均勻，或計(jì)算不準(zhǔn)時(shí)?。翰牧喜痪鶆?，或計(jì)算不準(zhǔn)時(shí)?。?S =1.7S =1.72.52.51 1、某零