机械设计之疲劳极限

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1、第二章机械零件的疲劳强度计算一、变应力的分类二、变应力参数三、几种特殊的变应力四、疲劳曲线（对称循环变应力的s—N曲线）五、（非对称循环变应力的）极限应力图六、影响疲劳强度的因素七、不稳定变应力的强度计算八、复合应力状态下的强度计算（弯扭联合作用）疲劳的概念：静强度（静强度失效）强度（失效）疲劳强度（疲劳失效）99%以上的机械零件的失效是疲劳失效静强度失效静/变应力区疲劳失效别：瞬间失效/寿命1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn一、变应力的分类对称简单脉动稳定非对称循环变应力（周复合变应力期）不稳定循环变应力随机变应力（非周期）s周期

2、时间t周期t稳定循环变应力不稳定循环变应力尖峰应力随机变应力二、参数计算二、变应力参数ìsmax=sm+sa规定：1、sa总为正值；ïs=s-s2、绝对值最大的为smax。绝对值最大的为smin。ïminmas+s其中：smax—变应力最大值；smin—变应力最小值；sm—ï平均s应=maxminïm力；2ísa—应力幅；r—循环特性，-1£r£+1。s-sïs=maxmin由此可以看出，一种变应力的状况，一般地可由smax、smain、ï2sm、sa及r五个参数中的任意两个来确定。ïsminr=ïsîmax2PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.finepri

3、nt.cn三、几种特殊的变应力s静静应力应力特殊点：ssmmaxax==ssmminin==ssmmsmss=0=00taarr=+1=+1ss对对称称循循环环变变应力应力max0t

4、s

5、smmaxax

6、=

7、=

8、s

9、smminin

10、=

11、=ssaasminssmm=0=0rr==-1-1s脉脉动动循循环环变变应力应力smaxss=0=0mmininsmssa==ssm==ssmax/2/2ammaxt0sminr=0r=0不属于上述三类的应力称为非对称循环应力，其r在+1与-1之间，它可看作是由第一类（静应力）和第二类（对称循环应力）叠加而成。例1已知：smax=200N/mm2，r=－0

12、.5，求：smin、sa、sm。解：s=r×s=-0.5´200=-100minmaxs+s200-100maxmins===50m22s-s200+100maxmins===150a22s200sasmax50s0mtsmin-1003PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn例2已知：sa=800N/mm2，sm=－40N/mm2求：smax、smin、r、绘图。解：s=s+s=-40+(-80)=-120maxmas=s-s=-40-(-80)=40minmas401minr===-s-1203maxs40s0mintsm-40smax

13、sa-120例3已知：A截面产生smax=－400N/mm2，smin=100N/mm2求：sa、sm，r。Frs弯曲应力FrabFaFaMA解：s-s-400-100maxmins===-250=250a22s100s=smax+smin=-400+100=-1500satmsm22-150s1001-400minr===-=-0.25s-4004maxsssa0t＋=稳定循环变应力sm0tR=－1对称循环R=＋1静应力4PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn例4如图示旋转轴，求截面A上smax、smin、sa、sm及r。P=6000r

14、Ad=50s弯曲应力bP=3000Nx150l=300解：Pr®A：对称循环变应力Plr´M226000´3002s====36Nmmbp3W30.4´50´d32Px®A：静压力Px-30002s===-1.528Nmmc1212×pd×p´5044smax=-sb+sc=-(sb+sc)=-37.528s=s+s=s-s=34.472minbcbcs=s=36abs=s=-1.528mcr=-0.919sss36s34.472bsat0t＋0=0smsc-1.528t-36-37.528Pr（对称循环）Px（静应力）合成后（稳定循环变应力）5PDF文件使用"pdfFactoryPro

15、"试用版本创建www.fineprint.cn第二章机械零件的疲劳强度计算（习题）一、选择题1、机械设计课程研究的内容只限于3。（1）专用零件和部件；（2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件；（4）标准化的零件和部件。2、下列四种叙述中4是正确的。（1）变应力只能由变载荷产生；（2）静载荷不能产生变应力；（3）变应力是由静载荷产生