第2章 机械零件的强度ppt课件.ppt

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1、第2章机械零件的强度2.1载荷和应力的分类2.2静应力下机械零件的整体强度2.3变应力下机械零件的整体强度2.4机械零件的表面接触疲劳强度第2章机械零件的强度2.1载荷和应力的分类一、载荷的分类1）循环变载荷（周期性）2）随机变载荷（非周期性）静载荷变载荷：载荷：1）名义载荷2）计算载荷二、应力的种类otσσ=常数脉动循环变应力r=0静应力:σ=常数变应力:σ随时间变化平均应力:应力幅:循环变应力变应力的循环特性:对称循环变应力r=-1----脉动循环变应力----对称循环变应力-1=0+1----静应力σmaxσmTσmaxσminσaσaσmotσσmaxσminσaσa

2、otσotσσaσaσminr=+1静应力是变应力的特例-1<γ<+1----非对称循环变应力注意：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1、静应力下的失效形式：断裂和塑性变形。2、静强度条件：　　　　　　　或（单向应力）2.2静应力下机械零件的整体强度复合应力时的塑性材料：按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算由第三强度理论（最大剪应力理论）由第四强度理论：（最大变形能理论）塑性材料：σlim=σs，τlim=τs脆性材料:σlim=σB，τlim=τB3、许用安全系数的选取安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响S↑典型机械的S可通过

3、查表求得。无表可查时，按以下原则取：→零件尺寸大，结构笨重。S↓→可能不安全。原则：在保证安全可靠的前提下，尽可能小。静应力：（1）塑性材料：　表2.2（2）脆性材料、低塑性材料：[S]=2-4[S]=2-3变应力：（1）塑性材料：　[S]＝1.5-4.5（2）脆性材料：[S]=2-62.3变应力下机械零件的整体强度一、疲劳断裂特征变应力下，零件的损坏形式是疲劳断裂。1、失效形式：▲零件表层产生微小裂纹；2、疲劳断裂过程：▲随着循环次数增加，微裂纹逐渐扩展；▲当剩余材料不足以承受载荷时，突然脆性断裂。疲劳断裂是与应力循环次数(即使用寿命)有关的断裂。表面光滑表面粗糙3、疲劳断

4、裂的特征▲疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低;▲疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂;▲疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。不管脆性材料或塑性材料，疲劳断裂具有以下特征：▲断裂面累积损伤处表面光滑，而折断区表面粗糙。表面光滑表面粗糙影响因素：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。二、材料的疲劳曲线1、疲劳极限：r一定的变应力下，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时的最大应力。2、疲劳寿命（N）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N。3、疲劳曲线：应力循环特性r一定时，材料的疲劳极限与应力循

5、环次数之间关系的曲线No—循环基数—持久极限当N>103(104)——高周循环疲劳当时随循环次数↑疲劳极限↓注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区。2）无限寿命区——持久极限对称循环：脉动循环：3）疲劳曲线方程1）有限寿命区当N<103(104)—低周循环，疲劳极限接近于屈服极限，按静强度计算——寿命系数∴疲劳极限几点说明：①No硬度≤350HBS钢，No=107≥350HBS钢，No=25x107有色金属(无水平部分)，规定当No>25x107时,近似为无限寿命区②m—特性系数（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

6、曲应力m=8——接触应力三、材料的疲劳极限应力图材料的疲劳极限应力图——同一种材料在不同的应力循环特性下的疲劳极限图（图）对任何材料（标准试件）而言，对不同的应力循环特性下有不同的持久极限，即每种应力循环特性下都对应着该材料的最大应力，再由应力循环特性可求出和、　　。以为横坐标、为纵坐标，即可得材料在不同应力循环特性下的极限和的关系图。材料的简化极限应力线图，可根据材料的三个试验数据和而作出。如图脆性材料所示，塑性材料类似，曲线上的点对应着不同应力循环特性下的材料疲劳极限A——对称疲劳极限点B——脉动疲劳极限点S——屈服极限点C——强度极限点折线以内为疲劳和塑性安全区，折线以

7、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。当循环应力参数（σm，σa）落在OAES以内时，表示不会发生疲劳破坏。当应力点落在OAES以外时，一定会发生疲劳破坏。而正好落在AES折线上时，表示应力状况达到疲劳破坏的极限值。四、影响机械零件疲劳强度的主要因素1、应力集中——有效应力集中系数零件受载时，在几何形状突变处（圆角、凹槽、孔等）要产生应力集中，对应力集中的敏感程度与零件的材料有关，一般材料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感。理论应力集中系数：图2.7q材料的敏感系数：图2.8ασα