机械零件强度ppt课件.ppt

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1、第三章　机械零件强度强度准则是设计机械零件的最基本准则。强度问题分为静应力强度和变应力强度。绝大多数通用零件都是在变应力下工作的，各式各样的疲劳破坏是通用零件的主要失效形式。本章讨论零件在变应力下的疲劳强度问题。§3-1材料的疲劳特性§3-2机械零件的疲劳强度计算§3-3机械零件的抗断裂强度§3-4机械零件的接触强度§3-5机械零件可靠性设计简介§2-1概述绪论一、疲劳破坏机械零件在循环应力作用下。即使循环应力的，而应力的每次循环也仍然会对零件造成轻微的损伤。随应力循环次数的增加，当损伤累积到一定程度时，在零件的表面或内部将出现（萌

2、生）裂纹。之后，裂纹又逐渐扩展直到发生完全断裂。这种缓慢形成的破坏称为“疲劳破坏”。“疲劳破坏”。－－是循环应力作用下零件的主要失效形式。疲劳破坏的特点a)疲劳断裂时：受到的低于，甚至低于。b)断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还是塑性材料，均表现为脆性断裂。—更具突然性，更危险。概述2C）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。d)疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。脆性断裂区疲劳区疲劳源疲劳纹绪论概述3规律性变幅循环应力随机循环应力循环应力分为：恒幅循环应力变幅循环应力对称循环应力脉动循环应力非对称循环

3、应力规律性变幅循环应力：随机循环应力绪论二、循环应力的类型三、稳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<γ<+1——不对称循环变应力γ=+1或s——静应力γ=–1——对称循环变应力γ=0——脉动循环变应力绪论注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生绪论§2-2疲劳曲线和极限应力图§3-1材料的疲劳特性两个概念：一、疲劳曲线（-N曲线）是在应力比一定时，表示疲劳极限与循环次数N之间关系的曲线。2）疲劳寿命N：材料疲劳失效前所经历的

4、应力循环次数。不同或N不同时，疲劳极限则不同。在疲劳强度计算中，取　　　＝1）材料的疲劳极限：在应力比为的循环应力作用下，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）疲劳曲线疲劳曲线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≥N0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

5、据。s－N疲劳曲线有限寿命区无限寿命区疲劳曲线2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＜N0）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≥N0时的设计。取＝。2）有限寿命设计：N＜N0时的设计。取＝。设计中常用的是疲劳曲线上的AB段，其方程为：（常数）－－－－称为疲劳曲线方程疲劳曲线疲劳曲线3显然，B点的坐标满足A

6、B的方程，即，代入上式得：则式中：——寿命系数；m—寿命指数，其值见教材P23。—寿命指数，其值与零件材质有关，见教材P23。疲劳曲线①No硬度≤350HBS钢，No=107≥350HBS钢，No=(10-25)x107有色金属(无水平部分)，规定当No>25x107时,近似为无限寿命区②m—指数与应力与材料的种类有关。钢m=9——拉、弯应力、剪应力m=6——接触应力青铜m=9——弯曲应力m=8——接触应力疲劳曲线3疲劳曲线注：1）计算时，如N≥，则取N＝。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

7、即可。3）对于受切应力的情况，则只需将各式中的换成即可。4）当N＜（～）时，因N较小，可按静强度计算。等寿命疲劳曲线（极限应力图）二、极限应力图是在疲劳寿命N一定时，表示疲劳极限与应力比之间关系的线图。A′——对称疲劳极限点D′——脉动疲劳极限点B——屈服极限点C——强度极限点上各点：如果不会疲劳破坏上各点：如果不会屈服破坏折线以内为疲劳和塑性安全区，折线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和而作出极限应力图2极限应力线上的点称为极限应力点。三个特殊点A、B、

8、C分别为对称循环、脉动循环、以及静应力下的极限应力点。极限应力线上的每个点，都表示了某个应力比下的极限应力。对于高塑性钢，常将其极限应力线简化为折线ABDG。AD段的方程为：式中：－－等效系数，其值见教材P24。等寿命疲劳曲线（极限应