第4章 无限寿命设计法

1、西南交通大学电子讲义 1 第第4章章 无限寿命设计法无限寿命设计法 第4章 无限寿命设计法 2 4.1 概述概述 q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）。（名义应力法和局部应力应变法）。 q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。（用。（20世纪世纪40年代由谢联先提出，目前仍广泛使用）年代由谢联先提出，目前仍广泛使用） q使用条件：使用条件： v 等幅加载时，等幅加载时，工作应力工作应力smax s-1 (疲劳极限疲劳极限)

2、 v 变幅、交变应力中，如果超过疲劳极限的过载应力数值不大、作用变幅、交变应力中，如果超过疲劳极限的过载应力数值不大、作用 次数又很少时，可忽略，而按次数又很少时，可忽略，而按作用次数较多的最大交变应力作用次数较多的最大交变应力smax-1） 由式（3-27）得到： 压缩平均应力折算系数（R-1） 可保守地取 =0，偏于安全。 v 切应力切应力 建议： MPa bf f fa 350 1 1 式估算：为真断裂强度，可用下 为对称弯曲疲劳极限；式中， 四四. 许用安全系数的确定许用安全系数的确定 v经验法经验法 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，

3、推荐使用如下数据： 轧钢件和锻钢件：n=1.52.5； 铸钢件：n=1.82.8； 试验与计算精度高、材质均匀时，n取1.31.5； 重要零部件加大1.31.5倍。 v分解法分解法 n=nsn1 ns为强度安全系数，当材料的性能比较均匀时，ns=1.11.2；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=1.11.2;当载荷 及应力不精确且有冲击时，n1=1.52.0。 v用可靠性理论计算（略）用可靠性理论计算（略） 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K 。 其中，Kt值已知，需要确定的是q和1。 4.

4、4 例题例题 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； b=1000Mpa； -1=400Mpa；Pmax=45000N,Pmin=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。 )34( 1 n K n maaDa aD 正应力 )24(1 1 1 a K K D 其中： 。、以及 ，、需要求 ma D KK minmax 1 )143() 1(1 1 t KqK q求q值。由式（3-7a）计算敏感系数 的公式(也可用式（3-6）计算) 9311. 0 5 . 3/26. 0

5、1 1 q 其中r=3.5(已知条件) a由图3-4查得。对应b=1000MPa，a=0.26 ra q /1 1 q求表面加工系数1。由图3-7得1=0.92。 14153. 392. 0) 15 . 3(9311. 01 ) 1(1 1 t KqK (也可用式（3-4）计算) ) 1(1 t KqK （3）查尺寸系数 22853. 31 92. 0 1 1 14153. 3 1 1 1 K K D 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，=0.63； d=30mm时，=0.70。 对于拉压情况，当直径小于50mm时，无尺寸 效应，

6、所以=1. (P54,影响因素（1）) （4）计算KD值。 （5）计算缺口试样的平均应力折算系数。用式（3-27） 其中，真断裂强度（式3-23） f 1 MPaMPa bf 13503501000350 2963. 0 1350 400 ,400 1 1 f 得到代入 （6）计算max, min, m, a 。 （7）校核。 满足强度要求,可以长期使用。 )(513.312/ )( )(149.322/ )( )(636943. 0 03. 014. 325. 0 450 4 1 )(6943.63 03. 014. 325. 0 45000 4 1 minmax minmax 2 2 min min 2 2 max max MPa MPa MPa d P MPa d P a m 2591. 3 149.322963. 0513.3122853. 3 400 1 maa