欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:60993719
大小:2.28 MB
页数:57页
时间:2021-01-18
《机械设计课件.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、机械设计MachineDesign机电工程系王会1第三章机械零件的强度§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内容提要2一、应力的种类otσσ=常数脉动循环变应力r=0静应力:σ=常数变应力:σ随时间变化平均应力:应力幅:循环变应力变应力的循环特性:对称循环变应力r=-1----脉动循环变应力----对称循环变应力-1=0+1----静应力σmaxσmTσmaxσminσaσaσmotσσmaxσminσaσaotσotσσaσaσminr=+1§3-1材料的疲劳特性3注:循环变应力可用sm
2、ax、smin、sm、sa、这五个参数中的任意两个参数表示。对称循环变应力:脉动循环变应力:4变应力下,零件的损坏形式是疲劳断裂。▲疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低,甚至比屈服极限低;▲疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂;▲疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。▲零件表层产生微小裂纹;疲劳断裂过程:▲随着循环次数增加,微裂纹逐渐扩展;▲当剩余材料不足以承受载荷时,突然脆性断裂。疲劳断裂是与应力循环次数(即使用寿命)有关的断裂。疲劳断裂具有以下特征:▲断裂面累积损伤处表面光滑,而折断区表面粗糙。表面光滑表面粗糙5σmaxN二、s-N
3、疲劳曲线通过实验,可得出如图所示:在一定应力比下,疲劳极限σmax与循环次数之间的关系的疲劳曲线。称为:s-N疲劳曲线104C1.在原点处,意味着在加载到最大值时材料被拉断。显然该值为强度极限σB。B103σtσBA2.在AB段,应力循环次数<103σmax变化很小,可以近似看作为静应力强度。3.BC段,N=103~104,随着N↑→σmax↓,疲劳现象明显。因N较小,特称为:低周疲劳。6由于ND很大,所以在作疲劳试验时,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∞。σmaxNσrN0≈107CDσrNNσB
4、AN=1/4D点以后的疲劳曲线呈一水平线,代表着无限寿命区其方程为:4.实践证明,机械零件的疲劳大多发生在CD段。可用下式描述:于是有:104CB103σr∞-持久疲劳极限。7CD区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为:sr、N0及m(材料常数,钢取6-20)的值由材料试验确定。试验结果表明在CD区间内,试件经过相应次数的应力作用之后,总会发生疲劳破坏。而D点以后,如果作用的变应力最大应力小于D点的应力(σmax<σr),则无论循环多少次,材料都不会破坏。CD区间-----有限疲劳寿命阶段D点之后----无限疲劳寿命阶段高周疲劳σmaxNσrN0≈107
5、CσBAN=1/4104CB103DσrNN8910σaσm应力幅平均应力σaσmσSσ-1σaσmσSσ-11.定义材料的疲劳极限曲线也可用在特定的应力循环次数N下,极限平均应力和应力幅之间的关系曲线来表示,特称为等寿命曲线。简化曲线之一简化曲线之二三、等寿命疲劳曲线实际应用时常有两种简化方法。σSσ-145˚11材料的极限应力线图A´D´G´C45°45°σ0/2σ-1σ0/2σSσmσaO2.简化等寿命曲线(极限应力线图-材料的)12已知A’(0,σ-1)D’(σ0/2,σ0/2)两点坐标,求得A‘G’直线的方程为:A’G’直线上任意点代表了一定循环
6、特性时的疲劳极限。对称循环:σm=0脉动循环:σm=σa=σ0/2说明CG‘直线上任意点的最大应力达到了屈服极限应力。CG’直线上任意点N’的坐标为(σ’m,σ’a)由∆中两条直角边相等可求得CG’直线的方程为:13σaσmσS45˚σ-1G’Cσ0/2σ0/245˚D’CG’A’O③而正好落在A’G’C折线上时,表示应力状况达到疲劳破坏的极限值。对于碳钢,yσ≈0.1~0.2,对于合金钢,yσ≈0.2~0.3。公式中的参数yσ为试件受循环弯曲应力时的材料常数,其值由试验及下式决定:②当工作应力点落在OA’G’C以外时,一定会发生破坏。①当工作应力参数(σ
7、m,σa)落在OA’G’C以内时,表示不会发生破坏。14例题:习题3-2例题:绘制某碳钢的材料极限应力图。已知:σS=350MPa,σ-1=275MPa,=0.05。15§3-2机械零件的疲劳强度计算一、零件的极限应力线图定义弯曲疲劳极限的综合影响系数K※在不对称循环时,Kσ是试件与零件极限应力幅的比值。零件的对称循环弯曲疲劳极限为:σ-1e设材料的对称循环弯曲疲劳极限为:σ-116A´D´G´Cσ0/2σSσmσaOADG零件的极限应力线图17σ’ae---零件所受极限应力幅;σ’me---零件所受极限平均应力;---零件受弯曲的材料特性;弯曲疲劳极限的
8、综合影响系数Kσ反映了:应力集中、尺寸因素、表面加工质量及强化等因
此文档下载收益归作者所有