機(jī)械工程材料沈蓮01章機(jī)械零件的失效分析(已修改)
2025-02-20 02:07 本頁面
【正文】 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 第一章機(jī)械零件的失效分析 FAILURE ANALYSIS OF MACHINE ELEMENTS 1. 零件的失效： 任何機(jī)械零件或結(jié)構(gòu)件都具有一定的功能，如在載荷、溫度、介質(zhì)等作用下保持一定的幾何形狀和尺寸，實現(xiàn)規(guī)定的機(jī)械運動，傳遞力和功。零件若失去設(shè)計要求的效能即為失效。 2. 零件失效的原因： 造成零件失效的原因是多方面的，它涉及到機(jī)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、加工制造、裝配調(diào)整及使用與保養(yǎng)等因素，但從本質(zhì)上看，零件失效都是由于外界載荷、溫度、介質(zhì)等的損害作用超過了材料抵抗損害的能力造成的。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 第一章機(jī)械零件的失效分析 FAILURE ANALYSIS OF MACHINE ELEMENTS 2. 零件失效的原因： 為了預(yù)防零件失效，必須做到設(shè)計正確，選材恰當(dāng)和工藝合理。為此，我們不僅要熟悉零件的工作條件，掌握零件的受力和運動規(guī)律，還要把它們和材料的性能結(jié)合起來，即從零件的工作條件中找出其對材料的性能要求，然后才能做到正確選擇材料和合理制定冷、熱加工的技術(shù)條件及工藝路線。 而研究零件各種形式的失效是深刻了解零件工作條件的基礎(chǔ)。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 第一章機(jī)械零件的失效分析 FAILURE ANALYSIS OF MACHINE ELEMENTS 2. 零件失效的原因： 通過觀察零件的失效特征，找出造成失效的原因，從而確定相應(yīng)的失效抗力指標(biāo)，為制定技術(shù)條件、正確選材和制訂合理工藝提供依據(jù)。因此，研究零件的失效具有重要的意義。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 第一章機(jī)械零件的失效分析 FAILURE ANALYSIS OF MACHINE ELEMENTS 3. 常見的失效方式 過量變形 Excessive deformation 斷裂 Fracture 疲勞 Fatigue 磨損 Wear 高溫蠕變 High temperature creep 腐蝕 Corrosion SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 一、工程材料在靜拉伸時的應(yīng)力－應(yīng)變行為 1. 低碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變行為 OA: 彈性變形 ABC: 屈服 CDE: 塑性變形 E: 斷裂 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 退火態(tài)低碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線 比例極限 彈性極限 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 斷裂強(qiáng)度 :p? :e? :s :b? :k SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 2. 其他類型材料的應(yīng)力應(yīng)變行為 其他材料的應(yīng)力－應(yīng)變曲線 1– 純金屬 , 2– 脆性材料 , 3– 高彈性材料 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 — 零（構(gòu)）件受力時抵抗彈性變形的能力，它等于材料彈性模量與零（構(gòu)）件橫截面積的乘積。 1. 剛度 二、靜載性能指標(biāo) 單向拉伸 (或壓縮 ): 純剪切 : FAE ?????FEA??:E彈性模量 G ????FGA ???:G切變模量 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 強(qiáng)度是指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。 2. 強(qiáng)度 比例極限 彈性極限 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 斷裂強(qiáng)度 :p? :e? :s :b? :k SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 是指材料彈性變形的大小。常用彈性變形時吸收的彈性能 u來表示。 3. 彈性 彈性模量 最大彈性應(yīng)變 彈性能 :E:e?:u212eE??E ???12 eeu ??? SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 是指材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。常用斷后伸長率和斷面收縮率來衡量材料的塑性。 4. 塑性 斷后伸長率 00100%LLL? ???斷面收縮率 00100%AAA? ?顯然，斷后伸長率和斷面收縮率越大，材料的塑性越好。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 表征材料軟硬程度的性能，具體來說是指材料抵抗壓入和刻畫的能力。 5. 硬度 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 在剛度設(shè)計時，常規(guī)定零件的最大彈性變形 或 （扭轉(zhuǎn)角）必須小于許可的彈性變形量 或 。 有些零件在一定載荷下只允許一定的彈性變形，若發(fā)生過量變形就會造成失效。例如鏜床鏜桿若發(fā)生較大彈性變形，其鏜出的孔徑就會偏小或有錐度。 三、過量彈性變形失效 1. 現(xiàn)象 又如齒輪軸，若其剛度不足，產(chǎn)生過量彈性變形，則會影響齒輪的正常嚙合，加速齒輪磨損，增加噪音。 ? ?ll? ? ?? ????? ?? ? ?l?l?2. 剛度條件 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 抗拉條件下 ? ?FlllEA? ? ? ?扭轉(zhuǎn)條件下 ? ?npMGI????當(dāng)零件尺寸和外加載荷一定時，材料的彈性模量 E（或切變模量 G）越高，零件的彈
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