第三章机械零件的强度ppt课件.ppt

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1、1234第三章机械零件的强度一、复习基本概念1、载荷（load）作用在零件上的外力公称载荷（nominalload）按理论力学方法计算出来的载荷用Fn、Mn、Tn表示计算载荷（calculatedload）考虑动力参数、工作阻力的变动而计算出的载荷用Fca、Mca、Tca表示Fca=KFnK——载荷系数（工况系数）5用σlim表示强度极限σB，屈服极限σS，疲劳极限σr许用应力（allowablestress）用σca表示极限应力（ultimatestress）2、应力（stress）工作应力（workingstress）计算应力

2、（calculatedstress）按材料力学公式求出的作用在零件剖面上的应力按一定的强度理论求出的与单向拉伸同等作用的应力材料某个机械性能极限值计算应力允许达到的最大值用[σ]表示63、安全系数（safetyfactor）安全系数极限应力与许用应力的比值安全系数计算值极限应力与计算应力的比值引入安全系数的原因：①  应力计算时的载荷不精确性；② 力学模型与实际状况的差异；③ 材料机械性能的不均匀性；④ 零件使用场合的重要性。7随机变应力静应力规律性不稳定变应力二、应力的分类1、应力种类变应力：不稳定变应力：稳定循环变应力82、稳

3、定循环变应力的基本参数和种类a)基本参数应力循环特性最大应力最小应力平均应力应力幅b)稳定循环变应力种类：-1

4、（最大剪应力理论）由第四强度理论：（最大变形能理论）11复合应力计算安全系数为：三、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：（强度极限）1、单向应力状态强度条件：或或失效形式：断裂12按第一强度条件：（最大主应力理论）注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）—强度计算应计入应力集中的影响脆性材料（铸铁）—强度计算不考虑应力集中一般工作期内应力变化次数<103按静应力强度计算2、复合应力下工作的零件131、失效形式：疲劳破坏2、疲劳破坏特征：1）断裂过程：①产生初始裂纹（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

5、。2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）②粗糙区（脆性断裂区）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§3-1材料的疲劳特性一、变应力作用下机械零件的失效特征3、疲劳破坏的机理：损伤的累积4、影响因素：不仅与材料性能有关，变应力的循环特性，应力循环次数，应力幅都对疲劳极限有很大影响。14§2-2疲劳曲线和极限应力图两个概念：2）疲劳寿命N：材料疲劳失效前所经历的应力循环次数。二、疲劳曲线（-N曲线）是在应力比r一定时，表示疲劳极限与循环次数N之间关系的曲线。r不同或N不同时，疲劳极限则不同。在疲

6、劳强度计算中，取＝。1）材料的疲劳极限：在应力比为r的循环应力作用下，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时所能承受的最大应力。（变应力的大小可按其最大应力进行比较）15疲劳曲线疲劳曲线和极限应力图典型的疲劳曲线如右图所示：可以看出：随N的增大而减小。但是当N超过某一循环次数N0时，曲线趋于水平。即不再随N的增大而减小。N0-----循环基数。以N0为界，曲线分为两个区：1）无限寿命区：当N≥ND时，曲线为水平直线，对应的疲劳极限是一个定值，用表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标，是疲劳设计的基本依据。s－N疲劳曲线有限寿命区无限寿

7、命区16疲劳曲线2疲劳曲线和极限应力图可以认为：当材料受到的应力不超过时，则可以经受无限次的应力循环而不疲劳破坏。－－寿命是无限的。与曲线的两个区相对应，疲劳设计分为：2）有限寿命区：非水平段（N＜ND）的疲劳极限称为条件疲劳极限，用表示。当材料受到的工作应力超过时，在疲劳破坏之前，只能经受有限次的应力循环。－－寿命是有限的。1）无限寿命设计：N≥ND时的设计。取＝2）有限寿命设计：N＜ND时的设计。取=设计中常用的是疲劳曲线上的CD段，其方程为：（常数）－－－－称为疲劳曲线方程17疲劳曲线3疲劳曲线和极限应力图则注：1）计算时，

8、如N≥，则取N＝。式中：——寿命系数；m—材料常数（寿命指数），其值见教材P23。—循环基数，其值与零件材质有关，见教材P23。2）工程中常用的是对称循环应力（=-1）下的疲劳极限，计算时，只须把和换成和即可。18极限应力图疲劳曲线和极限应力图3）