機(jī)械類ppt(編輯修改稿)
2025-02-23 12:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 環(huán)變應(yīng)力，特別引入 5個(gè)不同的參考量。以正應(yīng)力 σ為例，可將 τ替換 σ 最大應(yīng)力 m ax?最小應(yīng)力 min?平均應(yīng)力 m?m a x m i nm 2??? ??已知 2 個(gè)參數(shù) 可確定其余參數(shù) 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 應(yīng)力幅值 a?應(yīng)力比 （循環(huán)特性） r m a x m ina 2??? ??m inm a xr???第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 ?交變應(yīng)力的 5個(gè)參數(shù)中只有兩個(gè)參數(shù)是 獨(dú)立的。 ?因?yàn)橐阎我鈨蓚€(gè)參數(shù)，就可以從表計(jì)算關(guān)系式中推導(dǎo)出其他的參數(shù)。其中，應(yīng)力循環(huán)特性 r尤其重要，它比較形象地描述了變應(yīng)力的循環(huán)特征，其變化范圍為（ ～ ），如下頁(yè)所示。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 機(jī)械零件的靜強(qiáng)度計(jì)算可以根據(jù)靜應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算公式，計(jì)算出實(shí)際工作應(yīng)力，再應(yīng)用式 就可以判斷零件的強(qiáng)度，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 但是，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明， 50％～ 90％的零件因變應(yīng)力作用而引起疲勞失效 ，所以，變應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算及其相關(guān)內(nèi)容分節(jié)敘述如下。 []??≤第 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，這種失效形式稱為疲勞失效 。 其過(guò)程為產(chǎn)生初始裂紋 → 裂紋擴(kuò)展 → 突然斷裂。 靜應(yīng)力作用下： 危險(xiǎn)剖面塑性變形或斷裂 變應(yīng)力作用下： 疲勞斷裂 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 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)零件實(shí)驗(yàn)，可以得到材料的應(yīng)力與疲勞壽命的關(guān)系。在任意一個(gè)給定循環(huán)特性 r的條件下，表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N與疲勞極限應(yīng)力的關(guān)系曲線稱為 疲勞曲線 ，如圖 38所示。 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 疲勞曲線 圖 38 材料的 疲勞曲線 N? ?循環(huán)次數(shù) 曲線上各點(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。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 1. 應(yīng)力越小，試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)越多 2. 接近 N0點(diǎn)直至右區(qū)，材料的疲勞極限趨于水平，把這一極限應(yīng)力稱為 持久極限 ，用 表示。 3. 可以認(rèn)為在持久極限應(yīng)力下， “無(wú)限次 ”循環(huán)試件將不會(huì)斷裂。 r??按靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 低周循環(huán) 高周循環(huán) 按照應(yīng)變疲勞理論解釋 通常用表示材料在對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力下的疲勞極限，表示材料在脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力下的疲勞極限。 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 。 材料持久疲勞極限是采用一組標(biāo)準(zhǔn)試件通過(guò)疲勞試驗(yàn)確定的，實(shí)際零件由于幾何形狀的變化、尺寸大小和表面狀態(tài)等因素的影響，使得 零件的疲勞極限小于材料的疲勞極限 ，為此，引入應(yīng)力集中系數(shù)、尺寸系數(shù)和表面狀態(tài)系數(shù)等，以對(duì)材料的疲勞極限加以修正。 0NN＜ 1NK ＞第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 這些系數(shù)可以在相應(yīng)的手冊(cè)中查到，部分典型結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)可以查附表。它們形成應(yīng)力綜合影響系數(shù)，因此零件材料的持久疲勞極限為 err K??? ? ， 其中 kK ?? ???材料的持久疲勞極限 零件材料的持久疲勞極限 應(yīng)力綜合影響系數(shù) 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 3． 極限應(yīng)力線圖 同一材料的這些之間必然存在著某種內(nèi)在聯(lián)系 ，這就引出了極限應(yīng)力圖的概念。 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）。最大應(yīng)力與應(yīng)力幅和平均應(yīng)力存在如下關(guān)系： m a x m a? ? ???第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 3． 極限應(yīng)力線圖 曲線上任意一點(diǎn)代表材料在給定壽命下某一疲勞極限，所以通常稱為等壽命曲線圖或極限應(yīng)力線圖。 圖 39 極限應(yīng)力圖 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 圖 310 材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線圖 為了能夠用更經(jīng)濟(jì)的方法滿足使用要求，通常采用簡(jiǎn)化的疲勞極限應(yīng)力曲線，事實(shí)上，可以通過(guò)三種常用的循環(huán)特性（ r = ?1, 0, 1），對(duì)應(yīng)得到點(diǎn) 、 、 C，然后通過(guò)連接和延長(zhǎng)與過(guò)點(diǎn) C的反向 45176。線相交于，從而繪制出近似的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線圖，如圖 310所示
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