无限寿命设计法课件.ppt

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1、第4章无限寿命设计法14.1概述疲劳寿命设计方法包括：无限寿命设计法和有限寿命设计法（名义应力法和局部应力应变法）。无限寿命设计法的出发点：零件在设计应力下能长期安全使用。（20世纪40年代由谢联先提出，目前仍广泛使用）使用条件：等幅加载时，工作应力smax

2、环（R=-1）强度条件3现代机械设计手册——疲劳强度与可靠性设计恒幅对称循环的计算公式该公式认为有效应力集中系数Kσ、尺寸系数ε、表面系数β三者相互独立，其对疲劳强度的综合影响呈线性关系。因其公式简单，在工程上得到广泛应用。实际上三者并非相互独立，例如当零件的应力集中较大或粗糙度较高时，尺寸效应会减弱。4简单对称循环（R=常数）强度条件5平均应力sm保持不变检查两个安全系数6最小应力smin保持不变检查两个安全系数74.3材料疲劳极限和影响系数确定方法一.σ-1与τ-1的确定方法σ-1：拉压载荷取对称拉压疲劳极限σ-1l，其余的均为材料的弯曲疲劳极限σ-

3、1。τ-1：均为材料的对称扭转疲劳极限τ-1。可用以下三种方法来确定σ-1与τ-1试验法（第2章的相关方法进行弯曲或扭转试验）查表法估算法8二.影响系数的选取疲劳缺口系数Kσ，Kτ的选取直接试验法影响系数法敏感系数法正应力下的Kσ可用式（3-8）计算，切应力下的Kτ可近似借用正应力下的公式计算，敏感系数由图3-3查得。在理论应力集中系数已知的情况下，疲劳缺口系数也可由史（3-3）计算，敏感系数由图3-3查得。尺寸系数ε的确定。查图3-5、3-6选取，或用式（3-10）计算表面加工系数β1的确定。根据表面终加工方法和强度极限，查图3-7；根据表面终加工方法

4、和屈强比，查图3-8；根据以上两种方法查出的结果取平均值。9三.平均应力折算系数的选取正应力拉伸平均应力折算系数（R>-1）由式（3-27）得到：压缩平均应力折算系数（R<-1）可保守地取φσ=0，偏于安全。切应力建议：10四.许用安全系数的确定经验法对于有足够使用经验的产品，许用安全系数可根据经验确定。若无具体的许用安全系数数据，推荐使用如下数据：轧钢件和锻钢件：[n]=1.5~2.5；铸钢件：[n]=1.8~2.8；试验与计算精度高、材质均匀时，[n]取1.3~1.5；重要零部件加大1.3~1.5倍。分解法[n]=nsn1ns为强度安全系数，当材料的

5、性能比较均匀时，ns=1.1~1.2；当材料性能不均匀时，ns=1.5；n1为应力安全系数，当载荷及应力都很精确时，n1=1.1~1.2;当载荷及应力不精确且有冲击时，n1=1.5~2.0。用可靠性理论计算（略）11解：（1）基本思路：非对称循环载荷。用公式（4-3）进行校核。（2）用敏感系数法求Kσ。其中，Kt值已知，需要确定的是q和β1。4.4例题如图所示为梯形圆截面合金钢杆，D=42mm，d=30mm，r=3.5mm。已知杆表面精车加工，凹槽的理论应力集中系数为Kt=3.5；σb=1000Mpa；σ-1=400Mpa；Pmax=45000N,Pmi

6、n=450N的轴向交变载荷作用下工作。设安全系数[n]=2，校核其强度。12求q值。由式（3-7a）计算敏感系数的公式(也可用式（3-6）计算)其中r=3.5(已知条件)a由图3-4查得。对应σb=1000MPa，a=0.26求表面加工系数β1。由图3-7得β1=0.92。(也可用式（3-4）计算)13（3）查尺寸系数由图（3-6）查得合金钢的弯曲尺寸系数。其中曲线6对应强度极限为1000MPa.D=42mm时，ε=0.63；d=30mm时，ε=0.70。对于拉压情况，当直径小于50mm时，无尺寸效应，所以ε=1.(P54,影响因素（1）)（4）计算Kσ

7、D值。（5）计算缺口试样的平均应力折算系数φσ。用式（3-27）其中，真断裂强度（式3-23）14（6）计算σmax,σmin,σm,σa。（7）校核。满足强度要求,可以长期使用。15复习思考题无限设计法的出发点和适用范围各是什么？理解公式（4-1，4-2，4-3）。理解例题。16