理论的发展和展望.doc

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1、理论的发展和展望摘要:现代机械强度理论及应用这门课程主要阐述了材料和零件的强度概念，强度理论、强度与寿命设计、疲劳强度与可靠性、现代强度理论应用等。现代机械强度理论及应用是以机械学和力学为基础，分析零件失效断裂问题，以现代测试手段和计算机结合处理问题。基本假设是无缺陷的连续均匀构件受静载荷作用。设计准则是最大载荷下构件危险点的工作应力。小于构件材料所需应力。关键词:材料强度理论和结构强度理论;强度理论;统一强度理论；应用与展望强度理论是各种工程结构强度计算和设计必需的基础理论。它们也是固体力学、材料强度学研究从弹性到塑性，从弹性到软化或硬化，从弹性到脆塑性

2、，以及从线性到非线性的开始。对材料在复杂应力状态下强度理论（屈服准则、破坏准则等）的发展进行了总结。总结了三大系列强度理论、统一屈服准则、统一强度理论和其他各种强度理论。现代强度理论屮的疲劳强度理论包括疲劳强度可靠性和疲劳寿命可靠性；强度理论的基础是弹性力学和断裂力学，与现代测试技术、计算机技术、优化技术、摩擦学等相结合。丁程构建的破坏性主要有三种：磨损、腐蚀和断裂。造成断裂的原因很多，有过载、低温脆性断裂、应力腐蚀、氢脆、镉脆、疲劳等。环境影响某些零件、构件是在高于或低于室温下工作，或在腐蚀介质中工作，或受载方式不是拉压和弯曲而是接触滚动等，这些不同的环

3、境因素可使零件、构件产生不同的疲劳破坏。最常见的有接触疲劳、高温疲劳、热疲劳和腐蚀疲劳。此外，还冇微动磨损疲劳和声疲劳等。①接触疲劳。零件在高接触压应力反复作用下产生的疲劳。经多次应力循环后，零件的工作表面局部区域产生小片或小块金属剥落，形成麻点或凹坑。接触疲劳使零件工作时噪声增加、振幅增大、温度升高、磨损加剧，最后导致零件不能正常工作而失效。在滚动轴承、齿轮等零件中常发生这种现象。②高温疲劳。在高温环境下承受循环应力吋所产生的疲劳。高温是指大于熔点1/2以上的温度，此时晶界弱化，有时晶界上产生蠕变空位，因此在考虑疲劳的同时必须考虑高温蠕变的影响。高温下金

4、属的S・N曲线没冇水平部分，一般用107〜108次循环下不出现断裂的最大应力作为高温疲劳极限；载荷频率对高温疲劳极限有明显影响，当频率降低吋，高温疲劳极限明显下降。③热疲劳。由温度变化引起的热应力循环作用而产生的疲劳。如涡轮机转子、热轧轧车昆和热锻模等，常由于热应力的循环变化而产生热疲劳。④腐蚀疲劳。在腐蚀介质中承受循环应力时所产生的疲劳。如船用螺旋桨、涡轮机叶片、水轮机转轮等，常产生腐蚀疲劳。腐蚀介质在疲劳过程屮能促进裂纹的形成和加快裂纹的扩展。其特点有:S-N曲线无水平段；加载频率对腐蚀疲劳的影响很大；金属的腐蚀疲劳强度主耍是由腐蚀环境的特性而定；断口

5、表面变色等。现代强度理论应用和展望强度是各种地上、地下、水下和上天结构的共同的最基本要求。强度理论是研究材料在复杂应力下屈服和破坏规律的学科。由于各种土木、水利、机械、航空、军工等工程结构中的材料，大多处于复杂应力作用下，因此强度理论得到广泛的研究和应用。现代强度理论应用包括特殊载荷与环境下的疲劳强度、接触应力与接触强度、零部件的结构强度优化设计及微动磨损及其疲劳强度。其中特殊载荷与环境下的疲劳强度包括：复合应力疲劳、冲击疲劳、腐蚀疲劳、高低温疲劳与热疲劳、微动磨损疲劳与接触疲劳。在复合应力情况下，可以由实际的复合应力计算出一个等效应力。e,使材料或零件在

6、等效应力。e下的疲劳强度与实际复合应力下的疲劳强度相等。因此，在计算出等效应力oe以后，只需对等效应力下的疲劳强度进行校核，即可确定出零件的疲劳强度是否合乎要求。冲击疲劳吋由重复冲击载荷引起的疲劳，当零件破坏吋，若受到的冲击次数少于某个数值，则零件的断裂与受到一次冲击时相同。。当冲击次数大于105次吋，零件的断口具冇典型的疲劳断裂特征，零件的破坏属于疲劳破坏。冲击疲劳时的S・N曲线与平稳加载下的S-N曲线形状相似。因此，也可以由S-N曲线确定出冲击疲劳极限值。腐蚀疲劳吋腐蚀介质和应力共同作用，能大大降低零件的疲劳强度,是腐蚀介质与静应力共同作用产生的腐蚀破

7、坏现象。应力腐蚀也是一种由缓慢的裂纹扩展而导致的破坏过程，它与疲劳破坏过程很相似，但这时只有静应力，而无变应力，所以又称为静疲劳。预腐蚀疲劳时腐蚀介质和变应力未同时作用，它只是两种过程的机械组合。而腐蚀疲劳则是一种腐蚀介质与变应力联合作用互相促进的破坏过程。腐蚀疲劳时，变应力增强介质的腐蚀作用，而腐蚀介质又加快了变应力下的疲劳破坏，因而两者共同作用比分别作用更加冇害。微动磨损时指两块相互压紧的材料，在同时承受横向载荷的条件下,由于接触面间的微小往复相互错动而产生的疲劳失效。工作中发生微动磨损的情况有压配合、销钉连接、螺栓和压紧的钢板弹簧等。微动磨损可以大大

8、降低高周疲劳强度，微动磨损疲劳强度可以降至材料疲劳强度的5%-10