機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件

第

3章

機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度

第3章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度本章思路：首先找出材料的疲勞極限（做實(shí)驗(yàn)得）找到零件的許用疲勞極限（實(shí)際使用的）應(yīng)力集中（即零件形狀）尺寸影響。表面狀況。根據(jù)零件的工作區(qū)，計(jì)算安全系數(shù)。本章思路：首先找出材料的疲勞極限（做實(shí)驗(yàn)得）找到零件的許用疲兩種疲勞強(qiáng)度計(jì)算：安全—壽命設(shè)計(jì)：準(zhǔn)則：在規(guī)定的工作期限內(nèi)，不允許零件出現(xiàn)疲勞裂紋，一旦出現(xiàn)，即認(rèn)為失效。按σ—N曲線進(jìn)行有限壽命和無(wú)限壽命計(jì)算，或按εp—N曲線進(jìn)行低周循環(huán)疲勞計(jì)算。破損—安全設(shè)計(jì)：準(zhǔn)則：允許零件存在裂紋并緩慢擴(kuò)展，但須保證在規(guī)定的工作周期內(nèi)仍能安全地工作。按曲線進(jìn)行疲勞裂紋壽命計(jì)算。兩種疲勞強(qiáng)度計(jì)算：§1疲勞斷裂特征在變應(yīng)力下工作的零件，失效為疲勞斷裂：(1)第一階段：在表面應(yīng)力較大處產(chǎn)生初始裂紋，形成疲勞源；(2)第二階段：裂紋擴(kuò)展，直至斷裂；(3)各種內(nèi)部缺陷都可能產(chǎn)生裂紋，應(yīng)力集中促使表面裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展?，F(xiàn)象：(1)形成光滑的疲勞發(fā)展區(qū)粗糙的脆性斷裂區(qū)；(2)粗糙的脆性斷裂區(qū)是由于剩余截面靜應(yīng)力強(qiáng)度不足造成，載荷大，粗糙表面越大?！?疲勞斷裂特征在變應(yīng)力下工作的零件，失效為疲勞斷裂：§2-1概述疲勞破壞

機(jī)械零件在循環(huán)應(yīng)力作用下。即使循環(huán)應(yīng)力的，而應(yīng)力的每次循環(huán)也仍然會(huì)對(duì)零件造成輕微的損傷。隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，當(dāng)損傷累積到一定程度時(shí)，在零件的表面或內(nèi)部將出現(xiàn)（萌生）裂紋。之后，裂紋又逐漸擴(kuò)展直到發(fā)生完全斷裂。這種緩慢形成的破壞稱(chēng)為“疲勞破壞”。

“疲勞破壞”。－－是循環(huán)應(yīng)力作用下零件的主要失效形式。

疲勞破壞的特點(diǎn)a)疲勞斷裂時(shí)：受到的低于，甚至低于。

b)斷口通常沒(méi)有顯著的塑性變形。不論是脆性材料，還是塑性材料，均表現(xiàn)為脆性斷裂?！咄蝗恍?，更危險(xiǎn)。

§2-1概述疲勞破壞機(jī)械零件在循環(huán)應(yīng)力作脆性斷裂區(qū)疲勞區(qū)疲勞源疲勞紋概述2C）疲勞破壞是一個(gè)損傷累積的過(guò)程，需要時(shí)間。壽命可計(jì)算。疲勞斷口分為兩個(gè)區(qū)：疲勞區(qū)和脆性斷裂區(qū)。對(duì)材料的組成、零件形狀、尺寸、表面狀態(tài)、使用條件和外界環(huán)境等較敏感。

脆性斷裂區(qū)疲勞區(qū)疲勞源疲勞紋概述2C）疲勞破壞是一個(gè)損傷累積機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件§2疲勞曲線和疲勞極限應(yīng)力圖

一.

疲勞曲線：疲勞極限：在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)力最大值，σrN或τrN。疲勞壽命N：

材料疲勞失效前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。

不同或

N不同時(shí)，疲勞極限則不同。在疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，?。?。疲勞曲線（σ—N或τ—N）：表示循環(huán)特性r一定時(shí)，循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限σrN間的關(guān)系曲線；疲勞曲線分為：N<N0為有限壽命區(qū)，N>N0為無(wú)限壽命區(qū)?！?疲勞曲線和疲勞極限應(yīng)力圖一.

疲勞曲線：疲勞壽典型的疲勞曲線如右圖所示：

可以看出：隨N的增大而減小。但是當(dāng)N

超過(guò)某一循環(huán)次數(shù)N0

時(shí)，曲線趨于水平。即不再隨N的增大而減小。N0

-----循環(huán)基數(shù)。

以N0為界，曲線分為兩個(gè)區(qū)：1）無(wú)限壽命區(qū)：當(dāng)N≥N0時(shí)，曲線為水平直線，對(duì)應(yīng)的疲勞極限是一個(gè)定值，用表示。它是表征材料疲勞強(qiáng)度的重要指標(biāo)，是疲勞設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。典型的疲勞曲線如右圖所示：可以看出：機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件疲勞曲線2

可以認(rèn)為：當(dāng)材料受到的應(yīng)力不超過(guò)時(shí)，則可以經(jīng)受無(wú)限次的應(yīng)力循環(huán)而不疲勞破壞。－－壽命是無(wú)限的。

與曲線的兩個(gè)區(qū)相對(duì)應(yīng)，疲勞設(shè)計(jì)分為：2）有限壽命區(qū)：非水平段（N＜N0）的疲勞極限稱(chēng)為條件疲勞極限，用表示。當(dāng)材料受到的工作應(yīng)力超過(guò)時(shí)，在疲勞破壞之前，只能經(jīng)受有限次的應(yīng)力循環(huán)。－－壽命是有限的。1）無(wú)限壽命設(shè)計(jì)：N≥N0時(shí)的設(shè)計(jì)。?。?。2）有限壽命設(shè)計(jì)：N＜N0時(shí)的設(shè)計(jì)。?。健Ｆ谇€2可以認(rèn)為：當(dāng)材料受到的應(yīng)力不超過(guò)有限壽命區(qū)：低周循環(huán)疲勞：當(dāng)N<103（104）次時(shí)，疲勞極限接近屈服極限，疲勞極限幾乎與循環(huán)次數(shù)的變化無(wú)關(guān)。此階段一般按靜應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算，重要情況下，按低周期循環(huán)疲勞設(shè)計(jì)。高周循環(huán)疲勞：當(dāng)N≥103（104）時(shí)的循環(huán)叫~。其中103（104）≤N<N0時(shí)，疲勞極限隨循環(huán)次數(shù)的增加而降低。有限壽命區(qū)：無(wú)限壽命區(qū)：N≥N0時(shí)，疲勞曲線為水平線，σrN、τrN與N的變化無(wú)關(guān)?；狙h(huán)次數(shù)（循環(huán)基數(shù)）N0時(shí)的疲勞極限：記為循環(huán)特性為r時(shí)為σr、τr：

對(duì)稱(chēng)循環(huán)時(shí)，r=-1，則為σ-1、τ-1；

脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，r=0，則為σ0、τ0。疲勞曲線圖的畫(huà)法：知道N0點(diǎn)疲勞極限σr（B點(diǎn)）和N=103次的疲勞極限（取為0.9σs（A點(diǎn)）），則可作出AB段；有色金屬和高強(qiáng)度合金鋼的疲勞曲線沒(méi)有無(wú)限壽命區(qū)；無(wú)限壽命區(qū)：計(jì)算：1）N<103（104）：按靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。2）在103（104）≤N<N0有限壽命區(qū)內(nèi)：疲勞曲線方程：

已知N0和σr、τr，則在任意N次循環(huán)時(shí)疲勞極限為：

計(jì)算：已知N0和σr、τr，則在任意N次循環(huán)時(shí)疲勞極限為：表面接觸疲勞曲線形狀和方程同上面，N次時(shí)的疲勞極限為σHN；3）說(shuō)明：循環(huán)基數(shù)N0：材質(zhì)不同，N0

不同；鋼HB，N0

：

金屬材常取N0=107

：當(dāng)N<N0時(shí)，則按實(shí)際的N計(jì)算kN2）指數(shù)m：據(jù)疲勞方程：得：表面接觸疲勞曲線形狀和方程同上面，N次時(shí)的疲勞極限為σHN對(duì)鋼：拉、彎和切應(yīng)力時(shí)，m=9；接觸應(yīng)力時(shí)m=6；對(duì)青銅：彎曲應(yīng)力時(shí)m=9；接觸應(yīng)力時(shí)m=8；-1/m為AB曲線的斜率。對(duì)鋼：拉、彎和切應(yīng)力時(shí)，m=9；接觸應(yīng)力時(shí)m=6；機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件不同循環(huán)特性r時(shí)的疲勞曲線：具有相似形狀。rσrN不同循環(huán)特性r時(shí)的疲勞曲線：具有相似形狀。rσr二.疲勞極限應(yīng)力圖：材料在相同循環(huán)次數(shù)和不同循環(huán)特性下有不同得疲勞極限，用σm—σa圖表示；塑性材料的疲勞極限應(yīng)力圖近似拋物線分布；低塑性和脆性材料的疲勞極限應(yīng)力圖呈直線形狀。——循環(huán)N0次時(shí)的疲勞極限應(yīng)力圖。A(0，σ-1)對(duì)稱(chēng)循環(huán)點(diǎn)；B(σ0/2，σ0/2)脈動(dòng)循環(huán)點(diǎn)；F(σB，0)為靜強(qiáng)度極限點(diǎn)；

疲勞壽命為（無(wú)限壽命）時(shí)的極限應(yīng)力圖如右圖所示。二.疲勞極限應(yīng)力圖：疲勞壽命為

極限應(yīng)力線上的每個(gè)點(diǎn)，都表示了某個(gè)應(yīng)力比下的極限應(yīng)力。

極限應(yīng)力線上的點(diǎn)稱(chēng)為極限應(yīng)力點(diǎn)。三個(gè)特殊點(diǎn)A、B、C分別為對(duì)稱(chēng)循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)、以及靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力點(diǎn)。

極限應(yīng)力線上的每個(gè)點(diǎn)，都表示了某個(gè)應(yīng)力比下的極限應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件三.塑性材料簡(jiǎn)化疲勞極限應(yīng)力圖：由于AE線與實(shí)際疲勞曲線非常接近，故用AE線近似代替實(shí)際疲勞曲線，因此AE線上任一點(diǎn)都代表了一定循環(huán)特性時(shí)疲勞極限。AE線上的極限應(yīng)力：2）ES為塑性極限線，該線上任一點(diǎn)的極限應(yīng)力為：三.塑性材料簡(jiǎn)化疲勞極限應(yīng)力圖：由于AE線與實(shí)際疲勞曲線非常機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件注：1）疲勞曲線的用途：在于根據(jù)確定某個(gè)循環(huán)次數(shù)N下的條件疲勞極限。2）極限應(yīng)力圖的用途：在于根據(jù)確定非對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限以計(jì)算安全系數(shù)。注：1）疲勞曲線的用途：在于根據(jù)確定某個(gè)循環(huán)次數(shù)§3影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素影響零件疲勞強(qiáng)度的因素：應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀態(tài)、環(huán)境介質(zhì)、加載順序及頻率。其中最主要是下面三個(gè)方面：

前邊提到的各疲勞極限，實(shí)際上是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，是用試件通過(guò)試驗(yàn)測(cè)出的，是材料的疲勞極限。

而實(shí)際中的各機(jī)械零件與標(biāo)準(zhǔn)試件，在形狀，表面質(zhì)量以及絕對(duì)尺寸等方面往往是有差異的。因此實(shí)際機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度與用試件測(cè)出的必然有所不同。§3影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素影響零件疲勞強(qiáng)度的因素2）平板肩部圓角處理論應(yīng)力集中系數(shù)ασ：B/b，α，圓角r/b，α；一.

應(yīng)力集中影響：零件受載時(shí)，形狀突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，并且對(duì)應(yīng)力集中的敏感還與零件的材料有關(guān)。有效應(yīng)力集中系數(shù)：2）平板肩部圓角處理論應(yīng)力集中系數(shù)ασ：B/b，α機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件6）同一截面上同時(shí)有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，應(yīng)采用其中最大有效應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。二.尺寸影響：1）零件尺寸對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響用尺寸系數(shù)εσ和ετ表示；2）尺寸越大，ε，σrN

，對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的不良影響更顯著；3）一般取。強(qiáng)度極限越高得鋼，敏感系數(shù)q越大，對(duì)應(yīng)力集中越敏感；鑄鐵零件由外形引起得應(yīng)力集中遠(yuǎn)低于內(nèi)部組織得應(yīng)力集中，故取q=0，Kσ=Kτ=1；6）同一截面上同時(shí)有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，應(yīng)采用其中最大有效應(yīng)力鋼的強(qiáng)度極限，表面越粗糙，則β；用高強(qiáng)度合金鋼制造的零件，為增加疲勞強(qiáng)度，表面應(yīng)有較高的質(zhì)量。5）采用淬火、滲碳、滲氮等熱處理工藝，拋光、噴丸、滾壓等冷作工藝可提高疲勞強(qiáng)度，改善后的表面狀況系數(shù)可能大于1，計(jì)算時(shí)仍取1。三.表面狀態(tài)的影響：零件表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響用表面狀態(tài)系數(shù)βσ和βτ表示；表面狀況越差Ra

，β

，σrN；對(duì)鋼：；4）鑄鐵對(duì)加工后表面狀態(tài)不敏感，??；鋼的強(qiáng)度極限，表面越粗糙，則β；三.表面狀態(tài)的影冷拉加工會(huì)降低疲勞強(qiáng)度；

腐蝕也會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。四.綜合影響系數(shù)：實(shí)驗(yàn)證明：應(yīng)力集中、零件尺寸和表面狀態(tài)都只對(duì)應(yīng)力幅有影響，對(duì)平均應(yīng)力沒(méi)有明顯影響；綜合影響系數(shù)：3）在計(jì)算時(shí)，零件的工作應(yīng)力幅要乘以綜合影響系數(shù)或材料的極限應(yīng)力幅要除以綜合影響系數(shù)。冷拉加工會(huì)降低疲勞強(qiáng)度；3）在計(jì)算時(shí)，零件的工作應(yīng)力幅要乘以因此，(Kσ)D

，零件的疲勞極限σre

。由于零件形狀變化、尺寸大小、表面狀況及強(qiáng)化因素等影響，（使零件的疲勞極限）σre<σr（材料試件的疲勞極限）。因此，(Kσ)D，零件的疲勞極限σre。由§4許用疲勞極限應(yīng)力圖

一.穩(wěn)定變應(yīng)力和非穩(wěn)定變應(yīng)力：變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力：σm、σa和周期不隨t變化的應(yīng)力。非穩(wěn)定變應(yīng)力：規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力：載荷和工作轉(zhuǎn)速作周期性規(guī)律變化的應(yīng)力。隨機(jī)性非穩(wěn)定變應(yīng)力：載荷和工作轉(zhuǎn)速作隨機(jī)變化的應(yīng)力。σm

、σa和周期中任何一個(gè)隨t變化的應(yīng)力。（常由載荷或工作轉(zhuǎn)速變化引起）§4許用疲勞極限應(yīng)力圖一.穩(wěn)定變應(yīng)力和非穩(wěn)定變應(yīng)力：變機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件二.零件許用疲勞極限應(yīng)力圖：二.零件許用疲勞極限應(yīng)力圖：由于零件幾何形狀變化、尺寸大小、表面加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等影響，使（零件的疲勞極限）σre<σr（材料試件的疲勞極限）；2）當(dāng)已知(Kσ)D和σr時(shí)，即可求出零件的疲勞極限：3）在不對(duì)稱(chēng)循環(huán)時(shí)，(Kσ)D是試件與零件的極限應(yīng)力幅之比，即(Kσ)D只影響應(yīng)力幅σa，不影響平均應(yīng)力σm，故考慮(Kσ)D影響時(shí)應(yīng)把簡(jiǎn)化應(yīng)力圖中AE線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)除以(Kσ)D。由于零件幾何形狀變化、尺寸大小、表面加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等影響即將AE線向下平移。而SE線是按靜應(yīng)力考慮的，故該線不須修正。由于ABE線是循環(huán)次數(shù)為N0時(shí)的疲勞極限線，因此，要得到循環(huán)次數(shù)為N次時(shí)的疲勞極限，則應(yīng)再考慮壽命系數(shù)KN影響時(shí)，即σrN=KNσr。又因?yàn)棣襯=σmax=σm+σa，故應(yīng)將已修正過(guò)的AE線上各點(diǎn)的坐標(biāo)乘以KN修正。同樣SE線不須修正，這樣即得到零件許用疲勞極限應(yīng)力圖。零件的工作應(yīng)力點(diǎn)C(σm，σa)必須落在A’E’SO線內(nèi)。即將AE線向下平移。機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件三.工作應(yīng)力增長(zhǎng)規(guī)律：三.工作應(yīng)力增長(zhǎng)規(guī)律：機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件簡(jiǎn)單加載：2）復(fù)雜加載：簡(jiǎn)單加載：2）復(fù)雜加載：機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件§5穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)安全系數(shù)的計(jì)算一.

單向應(yīng)力狀態(tài)下的安全系數(shù)：當(dāng)工作應(yīng)力增長(zhǎng)過(guò)程符合r=常數(shù)規(guī)律：

可見(jiàn)r=常數(shù)，則=常數(shù)，即σm和σa同比例增長(zhǎng)；

疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一是計(jì)算危險(xiǎn)剖面處的安全系數(shù)，以判斷零件的安全程度。安全條件是：S≥。（為校核計(jì)算）§5穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)安全系數(shù)的計(jì)算一.

單向應(yīng)力狀態(tài)下的機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件C(σm，σa)為工作點(diǎn)，連OC延長(zhǎng)交A’E’于C’(σm’，σa’)4）OC’線與水平軸間夾角為：

據(jù)求得的α角作射線與A’E’交點(diǎn)即是C’點(diǎn)，C’點(diǎn)為應(yīng)力增長(zhǎng)規(guī)律的極限點(diǎn)（即零件的許用應(yīng)力點(diǎn)）。圖解法：工作應(yīng)力在OA’E’O區(qū)（疲勞安全區(qū)）內(nèi)：1）按比例作出許用疲勞極限應(yīng)力圖；2）OA’E’O為疲勞安全區(qū)，OE’SO為塑性安全區(qū)；C(σm，σa)為工作點(diǎn)，連OC延長(zhǎng)交A’E’于C’(σm

r=常數(shù)，據(jù)相似三角形，Sσ=Sσa。工作應(yīng)力點(diǎn)位于OE’SO區(qū)（塑性安全區(qū)）內(nèi)：對(duì)于塑性材料，這時(shí)危險(xiǎn)截面處通常發(fā)生塑性變形，這時(shí)屈服強(qiáng)度安全系數(shù)：r=常數(shù)，據(jù)相似三角形，Sσ=Sσa。

計(jì)算零件的疲勞強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)首先求出零件危險(xiǎn)剖面上的工作應(yīng)力和。據(jù)此，在極限應(yīng)力圖中標(biāo)出工作應(yīng)力點(diǎn)C（，）。在零件的極限應(yīng)力線上確定出相應(yīng)的極限應(yīng)力點(diǎn)C’，根據(jù)該極限應(yīng)力點(diǎn)表示的極限應(yīng)力和零件的工作應(yīng)力計(jì)算零件的安全系數(shù)?？偨Y(jié)：計(jì)算零件的疲勞強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)首先求出零件危險(xiǎn)剖面上的工解析法：當(dāng)r=常數(shù)，工作點(diǎn)位于疲勞安全區(qū)時(shí),A’E’直線方程為：解析法：經(jīng)簡(jiǎn)化得：

通常：經(jīng)簡(jiǎn)化得：通常：對(duì)于塑性材料，工作點(diǎn)位于塑性安全區(qū)，則應(yīng)驗(yàn)算屈服強(qiáng)度安全系數(shù)：5）用解析法時(shí)，疲勞強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度安全系數(shù)都應(yīng)計(jì)算；6）對(duì)于低塑性和脆性材料，計(jì)算同上。而對(duì)脆性材料不用驗(yàn)算屈服強(qiáng)度安全系數(shù)。對(duì)于塑性材料，工作點(diǎn)位于塑性安全區(qū)，則應(yīng)驗(yàn)算屈服強(qiáng)度安全系數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件例3.2解：1.求σm和σa：

σmin=0，σmax=143MPar=σmin/σmax=0σm=σa=σmax/2=71.45MPa故工作應(yīng)力點(diǎn)為：(σm，σa)=（71.5，71.5）求σ-1和σ0：求kN：例3.2求圓角處(kσ)D：畫(huà)許用疲勞極限圖和求安全系數(shù)：求許用疲勞極限圖上的求圓角處(kσ)D：機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件則安全系數(shù)：由于工作點(diǎn)在疲勞安全區(qū)內(nèi)，故不須驗(yàn)算屈服強(qiáng)度安全系數(shù)。用解析法計(jì)算安全系數(shù)：疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)：屈服強(qiáng)度安全系數(shù)：則安全系數(shù)：二.復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的安全系數(shù)：塑性材料：塑性材料受彎扭復(fù)合應(yīng)力時(shí)的復(fù)合安全系數(shù)：2）為防止塑性材料零件在復(fù)合應(yīng)力下發(fā)生塑性變形，還應(yīng)驗(yàn)算復(fù)合應(yīng)力屈服強(qiáng)度安全系數(shù)：二.復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的安全系數(shù)：2）為防止塑性材料零件在復(fù)合應(yīng)低塑性材料和脆性材料受彎扭復(fù)合應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)：低塑性材料和脆性材料受彎扭復(fù)合應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)：§6規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度思路：將非穩(wěn)定變應(yīng)力中各個(gè)循環(huán)次數(shù)下的應(yīng)力折算成Nv循環(huán)次數(shù)下的等效穩(wěn)定變應(yīng)力σv找出Nv循環(huán)次數(shù)下所對(duì)應(yīng)的疲勞極限σrv（穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞極限）根據(jù)σrv進(jìn)行穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度計(jì)算，即安全系數(shù)計(jì)算§6規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度思路：將非穩(wěn)定機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件一.疲勞損傷積累假說(shuō)：假說(shuō)：在每一次應(yīng)力的作用下，零件壽命就要受到微量的疲勞損傷，當(dāng)疲勞損傷積累到一定程度達(dá)到疲勞壽命極限時(shí)便發(fā)生疲勞斷裂。累積循環(huán)次數(shù)疲勞壽命2）線性疲勞損傷積累計(jì)算：應(yīng)力每循環(huán)一次，造成零件一次壽命損傷，故總壽命損傷率：一.疲勞損傷積累假說(shuō)：累積循環(huán)次數(shù)疲勞壽命2）線性疲勞損傷積機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件零件達(dá)到疲勞壽命極限時(shí)，理論上F=1；實(shí)驗(yàn)表明：F=0.7~2.2：a)

表面有殘余壓應(yīng)力時(shí)可能大于1；b)

表面有殘余拉應(yīng)力時(shí)可能小于1；c)

通常取F=1。在進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算時(shí)，認(rèn)為小于疲勞極限σr的應(yīng)力對(duì)疲勞壽命無(wú)影響。二.非穩(wěn)定變應(yīng)力計(jì)算（等效穩(wěn)定變應(yīng)力和壽命系數(shù)）：思路：非穩(wěn)定變應(yīng)力轉(zhuǎn)換成等效的穩(wěn)定變應(yīng)力σv轉(zhuǎn)換條件：非穩(wěn)定變應(yīng)力作用下的總壽命損傷率＝等效穩(wěn)定變應(yīng)力作用下的總壽命損傷率。零件達(dá)到疲勞壽命極限時(shí)，理論上F=1；思路：非穩(wěn)定變應(yīng)力轉(zhuǎn)換常取σv=非穩(wěn)定變應(yīng)力中作用時(shí)間最長(zhǎng)和起主要作用的應(yīng)力（如σv=σ1）；對(duì)應(yīng)σv的是等效循環(huán)次數(shù)Nv（需要求解的）和材料發(fā)生疲勞破壞時(shí)的極限循環(huán)次數(shù)N’v（等于所取應(yīng)力的極限循環(huán)次數(shù)，如N’1）；據(jù)總壽命損傷率應(yīng)相等：；假設(shè)取σv=σ1時(shí)，則N’v=N’1，據(jù)

設(shè)Nv時(shí)的疲勞極限為σrv，N0時(shí)的為σr則：

常取σv=非穩(wěn)定變應(yīng)力中作用時(shí)間最長(zhǎng)和起主要作用的應(yīng)力（如σ計(jì)算kN時(shí)，鋼取N0=107：對(duì)HB≤350的鋼，若Nv>107，取Nv=N0=107，則kN=1；對(duì)HB>350的鋼，若Nv>25×107，取Nv=N0=25×107。當(dāng)Nv<N0時(shí)，則按實(shí)際的Nv計(jì)算kN計(jì)算kN時(shí)，也可將各變應(yīng)力換為相應(yīng)的載荷：計(jì)算kN時(shí)，鋼取N0=107：受拉（壓）、彎、扭時(shí)σi（或τi）∝Fi，σv（或τv）∝Fv；對(duì)于接觸強(qiáng)度，兩球接觸時(shí)

兩圓柱體接觸

另一種轉(zhuǎn)換方法：在計(jì)算規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力下零件疲勞強(qiáng)度時(shí)，可據(jù)總壽命損傷率相等的條件，將非穩(wěn)定變應(yīng)力折算成一個(gè)循環(huán)次數(shù)N0時(shí)的等效應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，或?qū)⒎欠€(wěn)定變載荷折算成一個(gè)等效轉(zhuǎn)速時(shí)的等效載荷進(jìn)行計(jì)算。

受拉（壓）、彎、扭時(shí)σi（或τi）∝Fi，σv（或τv）∝F三.規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)安全系數(shù)計(jì)算步驟：取σv=非穩(wěn)定變應(yīng)力中作用時(shí)間最長(zhǎng)和起主要作用的應(yīng)力σi；并取σv的應(yīng)力幅σav和平均應(yīng)力σmv相應(yīng)地等于σi的應(yīng)力幅σai和平均應(yīng)力σmi；求等效循環(huán)次數(shù)Nv；求kN和等效疲勞極限σrv；按等效應(yīng)力計(jì)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)；按最大非穩(wěn)定變應(yīng)力計(jì)算塑性材料屈服強(qiáng)度安全系數(shù)。

三.規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)安全系數(shù)計(jì)算步驟：機(jī)械設(shè)計(jì)第四版第3章課件例3.4：解：求壽命系數(shù)：因是彎曲應(yīng)力，故取m=9，選定等效應(yīng)力σv=σ2=80MPa。求各變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：求等效循環(huán)次數(shù)：例3.4：解：對(duì)較小應(yīng)力考慮了綜合影響系數(shù)和安全系數(shù)后仍小于疲勞極限時(shí)，計(jì)算時(shí)可不計(jì)入。壽命系數(shù)：求疲勞極限：由于r=-1，故求安全系數(shù)：由于是對(duì)稱(chēng)循環(huán)，故因此對(duì)較小應(yīng)力考慮了綜合影響系數(shù)和安全系數(shù)后仍小于疲勞極限時(shí)，計(jì)樹(shù)立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。9月-239月-23Wednesday,September13,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。10:36:0710:36:0710:369/13/202310:36:07AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。9月-2310:36:0710:36Sep-2313-Sep-23加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。10:36:0710:36:0710:36Wednesday,September13,2023安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。9月-239月-2310:36:0710:36:07September13,2023踏實(shí)肯干，努力奮斗。2023年9月13日10:36上午9月-239月-23追求至善憑技術(shù)開(kāi)拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹(shù)立形象。13九月202310:36:07上午10:36:079月-23嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。九月2310:36上午9月-2310:36September13,2023作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2023/9/1310:36:0710:36:0713