03 疲勞強度計算ppt課件

1、一、機械零件疲勞強度綜合影響系數(shù) ：,3-2 機械零件的疲勞強度計算,材料極限應(yīng)力幅與零件極限應(yīng)力幅的比值。,即：,對平均應(yīng)力 無影響，即：,式中： 零件的有效應(yīng)力集中系數(shù) 零件的尺寸系數(shù) 零件的表面質(zhì)量系數(shù) 零件的強化系數(shù),二、零件的等壽命疲勞曲線,只對 有影響，而對 無影響，在材料的極限應(yīng)力圖 ADGC上幾個特殊點以坐標(biāo)計入 影響。,AG許用疲勞極限曲線，GC屈服極限曲線,三、受單向穩(wěn)定變應(yīng)力時零件的疲勞強度計算：,一般步驟：,1）由外載荷max 、min,m 、a工作應(yīng)力；,2）將工作應(yīng)力m、a標(biāo)在零件極 限應(yīng)力圖上，得工作應(yīng)力點： M（ m，a ）,3）確定工作應(yīng)力點M（ m，a ）所

2、對應(yīng)的 零件的極限應(yīng)力點 M（ me ，ae ）,零件的極限應(yīng)力,4）計算安全系數(shù)：,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：m = C 變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即：min = C,零件的極限應(yīng)力點的確定： 按零件的載荷變化規(guī)律不同分：,（如轉(zhuǎn)軸）,1.變應(yīng)力的應(yīng)力比不變時，即：,顯然，直線OM上任一點的應(yīng)力比均相同，M 就是零件的極限應(yīng)力點。,1）如果OM線與AG線交于M（ me ，ae ），則有：,2）如果ON線與GC線交于N（ me ，ae ），則有：,按靜應(yīng)力計算：,工作應(yīng)力位于： 區(qū)：疲勞強度設(shè)計 區(qū)：靜強度設(shè)計,2.變應(yīng)力的平均應(yīng)力保持不變，即,（如

3、振動中的彈簧）,在零件極限應(yīng)力圖上表示為：平行 縱坐標(biāo) 的一條直線。,1）如果此線與AG線交于M（ me ，ae ），則有：,工作應(yīng)力分布在： 疲勞強度計算 靜強度計算,2）如果此線與GC線交于N（ me ，ae ），則有：,按靜應(yīng)力計算：,3.變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即,（如受軸向變載荷的緊螺栓）,表示為：過 M點與橫坐軸夾角45的一條直線。,1）如果此線與AG線交于M（ me ，ae ），則有：,2）如果此線與GC線交于N（ me ，ae ），則有：,按靜應(yīng)力計算：,工作應(yīng)力位于： ：疲勞強度計算 ：靜強度計算,11,5）等效應(yīng)力幅,注意：,1）若零件所受應(yīng)力變化規(guī)律不能確定，一般采用

4、=C的情況計算；,2）上述計算均為按無限壽命進行零件設(shè)計，若按有限壽命要求設(shè)計零件時，即應(yīng)力循環(huán)次數(shù)103(104)NNo時，這時上述公式中的極限應(yīng)力應(yīng)為有限壽命的疲勞極限 ，即應(yīng)以-1N 代-1 ，以oN代o；,3）當(dāng)未知工作應(yīng)力點所在區(qū)域時，應(yīng)同時考慮可能出現(xiàn)的兩種情況；,4）對切應(yīng)力上述公式同樣適用，只需將改為即可；,四、受單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時，零件的疲勞強度計算：,非規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力 規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力,不穩(wěn)定變應(yīng)力,規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力：變應(yīng)力參數(shù)隨時間做規(guī)律性變化的變應(yīng)力。 解題依據(jù)：疲勞損傷累積假說（曼耐爾定理），當(dāng)量應(yīng)力e 或當(dāng)量循環(huán)次數(shù)Ne計算法。,1.當(dāng)量應(yīng)力e計算法： 將對

5、應(yīng)于循環(huán)次數(shù)ni的不穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力轉(zhuǎn)化為對應(yīng)于應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N0的等效穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力e，然后按穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力下安全系數(shù)計算公式算出安全系數(shù)值，若滿足 ，則安全。,2. 當(dāng)量循環(huán)次數(shù)Ne計算法： 取不穩(wěn)定循環(huán)諸變應(yīng)力中數(shù)值最大的應(yīng)力或循環(huán)次數(shù)最多的應(yīng)力（對疲勞損傷影響最大的那個應(yīng)力），作為計算基準(zhǔn)應(yīng)力，而將諸變應(yīng)力i所對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)ni轉(zhuǎn)化為當(dāng)量循環(huán)次數(shù)Ne，使得應(yīng)力循環(huán)Ne次后，對材料所造成的損傷與諸應(yīng)力i各自循環(huán)ni次對材料所造成的損傷相當(dāng)。若滿足 ，則安全。,例：有一轉(zhuǎn)軸危險截面上受不穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力作用，如圖示。轉(zhuǎn)軸工作總時間為2400小時，轉(zhuǎn)速n=60r/min，材料為45

6、鋼， B=650MPa, -1=300MPa,疲勞曲線指數(shù)m=9， ，零件疲勞強度綜合影響系數(shù) ,許用安全系數(shù)s=1.5，式校核該軸的強度。,1、取基準(zhǔn)應(yīng)力 =1=150MPa 2、計算各變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù) T1=10/60 x2400=400h T2=20/60 x2400=800h T3=25/60 x2400=1000h 所以： N1=60nt1=60 x60 x400=0.144x N2=60nt2=60 x60 x800=0.288x N3=60nt3=60 x60 x1000=0.36x 3、當(dāng)量循環(huán)次數(shù)Ne,解：用當(dāng)量循環(huán)次數(shù)法：,4、計算當(dāng)量循環(huán)次數(shù)下的零件極限應(yīng)力：,5、計算安全系數(shù)：, 該軸強度合格,五、受雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時零件的疲勞強度計算,若零件上作用有周期相同、相位相同的對稱循環(huán)正應(yīng)力a和剪切應(yīng)力a時，對一般結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)實驗得其對應(yīng)的極限應(yīng)力（ a ，a ）符合下列關(guān)系：,式中： -1e：零件只受對稱 時的極限應(yīng)力 -1e ：零件只受對稱 時的極限應(yīng)力,注：因為是對稱循環(huán)，所以：,曲線AB上任何一點都代表一對極限應(yīng)力 。 若零件的工作應(yīng)力點 在極限圓以內(nèi)，則是安全的。,當(dāng)零件上作用的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為非對稱循環(huán)變應(yīng)力時：,六