疲劳强度计算.doc

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1、疲劳强度计算一、变应力作用下机械零件的失效特征1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。2、疲劳破坏特征：1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5）3）无明显塑性变形的脆性突然断裂4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱4、影响因素：除与材料性能有关外，还与，应力循环次数N，应力幅主要影响当平均应力、

2、一定时，越小，N越少，疲劳强度越高二、材料的疲劳曲线和极限应力图疲劳极限—循环变应力下应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳寿命（N）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N称为疲劳寿命1、疲劳曲线（-N曲线）：一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数N之间关系的曲线—循环基数—持久极限1）有限寿命区当N<103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算——高周循环疲劳，当时，随N↑→↓2）无限寿命区，不随N增加而变化——持久极限，对称循环为、，脉动循环

3、时为、注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。3）疲劳曲线方程——常数∴疲劳极限：（2-9）——寿命系数几点说明：①硬度≤350HBS钢，，当时，取，≥350HBS钢，时，取，有色金属，（无水平部分），规定当时，取②m—指数与应力与材料的种类有关。钢m=9——拉、弯应力、剪应力青铜m=9——弯曲应力m=6——接触应力8——接触应力③越大，材料的疲劳极限与越大，（对称循环）最不利。2、材料的疲劳极限应力图——同一种材料在不同的下的疲劳极限图（图）对任何材料（标准试件）而言，对不同的下有不同的，

4、即每种下都对应着该材料的最大应力，再由可求出和、以为横坐标、为纵坐标，即可得材料在不同下的极限和的关系图简化的材料与零件的疲劳极限详应力图：如图2-7A′B——塑性材料所示，曲线上的点对应着不同下的材料疲劳极限（相应的应力循环次数为）——∵对称极限点——强度极限点——∵，∴，∴脉动疲劳极限点——屈服极限点简化极限应力线图：——简化极限应力图可简化计算（曲线不好求，而直线好求）∵考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，∴由点作135°（与轴）斜线与的延长线交于，得折线，线上各点的横坐标为极限平均应力，线上各

5、类的纵坐标为极限平均应力幅上各类：，如不会疲劳破坏上各类：，如不会屈服破坏∴零件的工作应力点位于折线以内时，其最大应力既不超过疲劳极限，又不超过屈服极限。∴以内为疲劳和塑性安全区以外为疲劳和塑性失效区，工作应力点离折线越远，安全程度愈高。材料的简化极限应力线图，可根据材料的和三个试验数据而作出。目前世界上常用的极限应力图haigh图，即图（本书）goodmam图，即图simith图，即图