機(jī)械類(lèi)ppt-文庫(kù)吧在線(xiàn)文庫(kù)
【正文】 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 1． 疲勞失效的特點(diǎn) 零件在工作過(guò)程中受載，產(chǎn)生低于屈服強(qiáng)度的變應(yīng)力，經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的應(yīng)力循環(huán)后突然斷裂，斷裂時(shí)沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形，這種失效形式稱(chēng)為疲勞失效 。 mrN NC? ?? 任意壽命 N下的有限疲勞極限為 ： 0mrN r N rN KN? ? ?? ? ? ?壽命系數(shù) 材料持久疲勞極限 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 可以看出， 當(dāng)有限壽命 時(shí)， ，即材料的有限疲勞極限大于持久疲勞極限 。 A?D?第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 圖 311 零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線(xiàn)圖 同樣，由于零件尺寸、形狀等偏離標(biāo)準(zhǔn)試件，所以要對(duì)曲線(xiàn)中體現(xiàn)變應(yīng)力部分進(jìn)行修正，于是得到圖 311。 由點(diǎn) O作，與 OC夾角 = 176。 m a x 250 MP a? ?m in 100 MP a? ??? ? 2?? ?1?? b 820 MP a? ?s 650? ?1 460 MP a? ? ?0 700 MP a? ? ??第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 （ 1） 求極限應(yīng)力線(xiàn)圖中最大工作應(yīng)力點(diǎn) M和應(yīng)力綜合影響系數(shù) ，則 K? m a x m inm250 ( 100) 75 MP a22??? ? ??? ? ?m a x m ina250 ( 100) 175 MP a??? ? ??? ? ? 1kK ?????? ? ??第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 3 1 （ 2）靜強(qiáng)度安全系數(shù)為 sam650 175 75S ????? ? ???（ 3）由于是穩(wěn)定的變應(yīng)力，即 為常數(shù)，則無(wú)限壽命時(shí)的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)為 m in m a x/ 5r ??? ? ?m a x 1m a x m460 4 3 175 1 75aS K? ??? ?? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ?第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 3 2 3 3 圖 313 規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力作用示意圖 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 疲勞損傷累積假說(shuō)認(rèn)為，當(dāng)總損傷率等于 1時(shí)材料發(fā)生疲勞失效 ， 即： 11kii inN???(38) 各級(jí)應(yīng)力先作用最大應(yīng)力，后依次降低，該式的值小于 1 各級(jí)應(yīng)力先作用最小應(yīng)力，后依次升高，該式的值大于 1 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 上述討論的都是在單向正應(yīng)力作用的各種情況下，安全系數(shù)的計(jì)算與校核。 ? 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì) 中，經(jīng)常會(huì)用到材料的特殊變形能力，例如形狀記憶合金 NiTi，可以在不同相變下，變形產(chǎn)生特殊形狀。在高溫條件下工作的某些零件，需要計(jì)算有效壽命期間的蠕變量。因此，對(duì)用于高溫條件的緊固體，如彈簧、螺栓等，在機(jī)械設(shè)計(jì)中必須予以重視。蠕變計(jì)算是以零件的應(yīng)力不超過(guò)材料的蠕變極限應(yīng)力為準(zhǔn)則的。 所以，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際工作溫度在有關(guān)手冊(cè)中選擇材料相應(yīng)的屈服強(qiáng)度等性能指標(biāo)。 S??第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 如前所述， 無(wú)論是單向應(yīng)力還是復(fù)合應(yīng)力，也無(wú)論是哪種變應(yīng)力狀態(tài)，都必然會(huì)引起零件材料的變形。在進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可以總結(jié)出幾個(gè)步驟： 步驟 1：根據(jù)受力情況，計(jì)算危險(xiǎn)截面上的最 大、最小應(yīng)力； 步驟 2：計(jì)算出 和 ； a? m?步驟 3：在極限應(yīng)力圖中標(biāo)記相應(yīng)的工作點(diǎn) M （在低周循環(huán)工作區(qū)）或 N（有限壽命工 作區(qū)）； 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 步驟 4：找出零件材料對(duì)應(yīng)循壞特性下的疲勞極 限應(yīng)力點(diǎn) 步驟 5：根據(jù)情況參照式 (37)計(jì)算安全系數(shù)，判 斷是否滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。 0mNK N N?11NNK??????循環(huán)次數(shù) N KN /MPa 計(jì) 算 說(shuō) 明 105 355 5 106 297 108 1 275 9 76 110 / 5 10 8 , 8 27 5 29 7 M P aK ? ?? ? ? ? ? ?第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 【工程實(shí)例 33】 繪制材料的極限應(yīng)力圖 σa?σm 圖 312 工程實(shí)例 33的 ?a??m極限應(yīng)力 線(xiàn)圖 已知某合金鋼材料的機(jī) 械性能為 ?s = 920 MPa， ?1 = 460 MPa， ?0 = 760 MPa， 試件最小工作應(yīng)力與最大工作 應(yīng)力的比值為 ，是常數(shù)。 如果在三個(gè)參數(shù)中，給定壽命 N，則對(duì)于給定材料，理論上可以通過(guò)試驗(yàn)得到任意循環(huán)特性 r下的（極限最大應(yīng)力）。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 2． 材料的疲勞曲線(xiàn) 疲勞曲線(xiàn) 圖 38 材料的 疲勞曲線(xiàn) N? ?循環(huán)次數(shù) 曲線(xiàn)上各點(diǎn)表示在相應(yīng)的循環(huán)次數(shù) N下，不產(chǎn)生疲勞失效的最大應(yīng)力值，即疲勞極限應(yīng)力。
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