机械零件的强度

沈阳工业大学备课用纸第三章机械部件的强度强度问题：静应力强度：往常以为在机械部件整个工作寿命时期应力变化次数小于103的通用部件，均按静应力强度进行设计。（资料力学范围）变应力强度：在变应力作用下，部件产生疲惫损坏。疲惫损坏定义：金属资料试件在交变应力作用下，经过长时间的试验而发生的损坏。疲惫损坏的原由：资料内部的缺点、加工过程中的刀痕或部件局部的应力集中等致使产生了微观裂纹，称为裂纹源，在交变应力作用下，跟着循环次数的增添，裂纹不停扩展，直至部件发生忽然断裂。疲惫损坏的特点：1）部件的最大应力在远小于静应力的强度极限时，便可能发生损坏；2）即便是塑性资料，在没有显然的塑性变形下便可能发生忽然的脆性断裂。疲惫损坏是一个损害积累的过程，有发展的过程，需要时间。疲惫断口分为两个区：疲惫区和脆性断裂区。§3-1资料的疲惫特征一、应力的分类1、静应力:大小和方向均不随时间改变,或许变化迟缓。2、变应力:大小或方向随时间而变化。1）稳固循环变应力:以下各参数不随时间变化的变应力。m─均匀应力；a─应力幅值max─最大应力；min─最小应力─应力比（循环特征）描绘规律性的交变应力可有5个参数，但此中只有两个参数是独立的。maxminm2maxminra2

minmaxr=-1对称循环应力r=0脉动循环应力r=1静应力沈阳工业大学备课用纸2）非稳固循环变应力:参数随时间变化的变应力。1）规律性非稳固变应力:参数按必定规律周期性变化的称为。2）随机变应力：随机变化的。曲线可分为二、疲惫曲线1、-N曲线：应力比r一准时，表示疲惫极限（最大应力）N与循环次数N之间关系的曲线。典型的疲惫曲线以下列图示：N疲惫曲线大部分部件无效在C点右边地区,称高周疲惫区N>104高周疲惫区以N0为界分为两个区：有限寿命区(CD)：N＜N0，循环次数N,对应的极限应力N。——条件疲惫极限。

ABBCCDD右四个区域。此中：AB区最大应力变化不大，可按静应力考虑。BC:为低周疲惫（循环次数少）区。N<104。也称应变疲惫（疲惫损坏陪伴塑性变m曲线方程为NNC形）M-资料常数N0-循环基数沈阳工业大学备课用纸无穷寿命区：N≥N0时，曲线为水平直线，对应的疲惫极限是一个定值，用表示。当资料遇到的应力不超过时，则能够经受无穷次的应力循环而不疲惫损坏。即寿命是无穷的。——疲惫极限（1/0/1）因为rNmNrmN0C因此rNmN0KNrrN2、等寿命疲惫曲线（极限应力线图）定义：循环次数一准时，应力幅与均匀应力间的关系曲线。理论疲惫曲线：经过试验得二次曲线以下列图。即在曲线ammaxr（寿命为循环基数N0）在曲线内为无穷寿命。曲线外为有限寿命。实质疲惫曲线：

KN-寿命系数图中，曲线上随意一点的横纵坐标之和为最大应力。代表应力比为一定值的疲劳极限。沈阳工业大学备课用纸在直线，''a、m—直线CG上任何一点均有maxmas，，——疲惫强度线。其上的点表示疲惫极限应力，，上随意点坐AG线AG由A,、G,两点坐标可得A，G，线直线方程标。1am此中210（试件受循环曲折应力时的资料常0数）碳钢0.10.2合金钢0.20.3，——折服强度线。其上的点表示折服极限CG线，由C点坐标和直线斜角可得CG线方程ams§3-2机械部件的疲惫强度计算一、部件的极限应力线图引入Ｋσ—曲折疲惫极限的综合影响系数1则K1e-1—资料对称循环曲折疲惫极限-1e—部件对称循环曲折疲惫极限将资料的极限应力线图中直线A,D,G,按比率Ｋσ向下移，,,CG部分按静强度考虑,故不作修正。即得部件的极限应力线图，以下

因为部件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及加强要素等的影响，使得部件的疲惫极限要小于资料试件的疲惫极限。在不对称循环时，Ｋσ为试件与部件极限应力幅的比值。故各点坐标为A(0,1),D0,0，C点坐标不变K22K采纳相同方法，可得AG直线方程：1Kaeme直线CG方程为：aemes曲折疲惫极限综合影响系数k11K1qK—部件的有效应力集中系数。（在正应力作用下）—部件的尺寸系数。（在正应力作用下）—部件的表面质量系数。（在正应力作用下）q—部件的加强系数。（在正应力作用下）二、单向稳固变应力机遇械部件的疲惫强度计算因此：计算安全系数及疲惫强度条件为：maxmaSScamaxma机械部件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种：应力比为常数：r=C

ae、me—直线AG上随意点坐标。进行部件疲惫强度计算时，首先依据部件危险截面上的σmax及σmin确立均匀应力σm与应力幅σa，而后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应力点M或N。相应的疲惫极均匀应力为常数σ最小应力为常数σ

m=Cmin=C

限应力应是极限应力曲线上的某一个点所代表的应力。依据部件工作时所受的拘束来确立应力可能发生的变化规律，进而决定以哪一个点来表示极限应力。沈阳工业大学备课用纸1、r=Cr=C时，应当有amaxmin1r1Cmmaxminr

,因为C为常数，故连结坐标原,,点，得OM或ON，同一条射线上各点应力比为常数。,,M、N为工作应力点相应的极联解OM、AG直线方程可得，坐标(ae、me),相加即为M点限应力个点。M部件的疲惫极限：maxaeme1ma1maxKmKaam由上式得limmax1SScaKmaxam假如极限应力点为’，极限应力为折服极限s，因此强度条N件为：limmaxsSScamaxam其余加载方式相同。2、mC联解直线MM2’与直线AG方程，求出M2’点横纵坐标值，并相加：limmax1KmSScaK(am)max沈阳工业大学备课用纸3、minC即minmaC为与横轴夹角450的斜直线，故可过M作斜线’’点即为极限应力点。LM，M3相同的方法可得:limmaxScamax

21KminS(K)(2amin)三、双向稳固变应力机遇械部件的疲惫强度计算当部件上同时作用有同相位的稳固对称循环变应力sa和ta时，由实验得出的极限应力关系式为：22aa11e1e式中a′及a′为同时作用的切向及法向应力幅的极限值。因为是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线AM'B上任何一个点即代表一对极限应力σa′及τa′若作用于部件上的应力幅a及a如图中M点表示，则因为此工作应力点在极限之内，未达到极限条件，因此是安全的。计算安全系数OM'SσSτScaOMSσ2Sτ2沈阳工业大学备课用纸四、单向非稳固变应力时的疲惫强度计算非稳固变应力包含：规律性非稳固变应力：按损害积累假说进行疲惫强度计算各阶应随机变应力：用统计方法进行疲惫强度计算力均为1．Miner法例：对称循规律性非稳固变应力如图：环最大应力依据Miner定理：每个大于1的应力均对资料有损害,每次循环的损害率为1/N，当总的损害率相加为100%时，资料发生疲惫损坏。1循环n1次对资料的损害率为n1N12循环n2次对资料的损害率为n2N23循环n3次对资料的损害率为n3N3总损害率为n1n2n3，极限情况为：N1N2N3n1n2nzzni1N1N2NzNii1mmN1mN11N011N01mm同理,1N0,N31N0N223沈阳工业大学备课用纸由Miner定理，疲惫损坏的极限条件：zmni1mmmii11N0