第03章机械设计强度机械设计ppt课件.ppt

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1、§3-1材料的疲劳特性§3-2机械零件的疲劳强度计算§3-3机械零件的抗断裂强度§3-4机械零件的接触强度第三章机械零件的强度第一节材料的疲劳特性一、应力分类机械零件材料的选用原则1静应力变应力非规律性的不稳定变应力规律性的不稳定变应力稳定变应力不稳定变应力应力非对称循环变应力脉动循环变应力对称循环变应力◆应力比(循环特性)：用来表示应力变化情况。二、交变应力的描述第一节材料的疲劳特性◆最大应力：σmax=σm+σa◆最小应力：σmin=σm-σa◆平均应力：◆应力幅：第一节材料的疲劳特性二、几种常见应

2、力1、对称循环应力（r=-1）σmax=σmin=σaσm=02、脉动循环应力（r=0）σm=σa=σmax/2σmin=03、静应力（r=1）σmax=σmin=σmσa=0σmaxσminσmσaσmax例题1某零件的工作应力变化如图所示，求最大应力，最小应力，平均应力，应力幅，循环特性r。练习如一零件的应力循环特性r=+0.6，a=80MPa，则此时m=()，max=()，min=()。第一节材料的疲劳特性第一节材料的疲劳特性有限疲劳极限:变应力作用下，在规定的寿命（N）内，零件发生疲劳破

3、坏前所能承受的最大应力值称为有限疲劳极限，用σrN表示。应力比应力循环次数疲劳曲线：表示疲劳极限σrN与应力循环次数N（寿命）之间关系曲线称为疲劳曲线第一节材料的疲劳特性一、s－N疲劳曲线AB段:静载破坏BC段:有较大的塑性变形,一般用应变_特环次数描述,称为应变疲劳,又称为低周疲劳.CD段:高周疲劳阶段,应力与循环次数关系：σmrN=CD点以后：σr与N，D点的极限应力σrD记为σr∞，称为持久疲劳极限。疲劳曲线2第一节材料的疲劳特性CD段，可用下式描述：D点以后代表无限寿命疲劳阶段由于ND很大，所以

4、在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N0(称为循环基数)，用N0及其相对应的疲劳极限σr来近似代表ND和σr∞，于是有：s－N疲劳曲线二、疲劳曲线方程研究的是有限疲劳寿命疲劳曲线2第一节材料的疲劳特性有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：式中，sr、N0及m的值由材料试验确定。几个典型疲劳极限:对称循环疲劳极限脉动循环疲劳极限例题2：45钢的对称循环疲劳强度σ-1=300MPa，N0=5×106，m=9，求：N=104，105，106时的有限寿命疲劳极限。第一节材料的疲劳特性三、等寿命曲线（材

5、料的极限应力线图）第一节材料的疲劳特性为求出材料（零件）在不同的循环特性r下的疲劳极限应力值，应构造极限应力图。解得：研究的是无限疲劳寿命或者是循环次数为某一固定值时的疲劳极限特性第一节材料的疲劳特性（1）极限应力图特点①曲线上任一点坐标都有，即：曲线上任一点都代表极限应力值。如图所示，为某一材料经过试验测得的应力比为r极限应力图。0②Ａ′点：σm＝０，故为对称循环点。③Ｃ′点：σr＝σs，为材料的屈服极限。σmσaO（2）材料极限应力线图的简化（基氏简化-折线）则A’D’G’C即为简化极限应力图。G4

6、5°45°几点说明2）A’D’直线上任意一点均有3）C’G’直线上任意一点均有：GσmσaO安全区1)OA’G’C所围成的区域为安全区。H(3)材料极限应力图的画法：第一节材料的疲劳特性已知：σ-1，σ0，σs;σmσaGO45°45°各直线方程则，A'D'直线方程：材料特性系数：G'C直线方程：第一节材料的疲劳特性σmσaGO45°A'D'直线：设直线上任意点坐标M(x,y)第二节机械零件的疲劳强度计算一、零件的极限应力图材料的极限应力图是在特定尺寸、形状试件测试而得出来的。而实际零件尺寸、形状不同，

7、加工质量及表面强化因素也不同，使零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。因此，必须对上图要进行修正。引进弯曲疲劳极限综合影响系数Kσ，则不对称循环：则各特殊点坐标:第二节机械零件的疲劳强度计算零件的极限应力图σmσaG'O45°GOAGC为零件的极限应力图。以下标e代表零件的应力值，则：CG直线方程：第二节机械零件的疲劳强度计算AG直线方程：σmσaGO45°式中：ψσe——零件受循环弯曲应力时的材料性ψσ——试件受弯曲应力时的材料特性.第二节机械零件的疲劳强度计算Kσ——弯曲疲劳综合影响系数其中：kσ

8、—零件应力集中影响系数（脚标σ表示正应力）εσ—零件的尺寸系数（系数查取见本章附录）βσ—零件的表面质量系数（系数查取见本章附录）βq—零件的强化系数（系数查取见本章附录）第二节机械零件的疲劳强度计算同样，对于剪应力，上述各式仍满足。ψτ—试件受循环切应力时材料特性第二节机械零件的疲劳强度计算二、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算单向：只有一个方向的应力。稳定：指变应力参数稳定，可能有变化，但变化幅度很小（或有规律），不随时间变，只是偶