03 疲劳强度计算ppt课件

1、一、机械零件疲劳强度综合影响系数 ：,3-2 机械零件的疲劳强度计算,材料极限应力幅与零件极限应力幅的比值。,即：,对平均应力 无影响，即：,式中： 零件的有效应力集中系数 零件的尺寸系数 零件的表面质量系数 零件的强化系数,二、零件的等寿命疲劳曲线,只对 有影响，而对 无影响，在材料的极限应力图 ADGC上几个特殊点以坐标计入 影响。,AG许用疲劳极限曲线，GC屈服极限曲线,三、受单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算：,一般步骤：,1）由外载荷max 、min,m 、a工作应力；,2）将工作应力m、a标在零件极 限应力图上，得工作应力点： M（ m，a ）,3）确定工作应力点M（ m，a ）所

2、对应的 零件的极限应力点 M（ me ，ae ）,零件的极限应力,4）计算安全系数：,变应力的应力比保持不变，即：r = C 变应力的平均应力保持不变，即：m = C 变应力的最小应力保持不变，即：min = C,零件的极限应力点的确定： 按零件的载荷变化规律不同分：,（如转轴）,1.变应力的应力比不变时，即：,显然，直线OM上任一点的应力比均相同，M 就是零件的极限应力点。,1）如果OM线与AG线交于M（ me ，ae ），则有：,2）如果ON线与GC线交于N（ me ，ae ），则有：,按静应力计算：,工作应力位于： 区：疲劳强度设计 区：静强度设计,2.变应力的平均应力保持不变，即,（如

3、振动中的弹簧）,在零件极限应力图上表示为：平行 纵坐标 的一条直线。,1）如果此线与AG线交于M（ me ，ae ），则有：,工作应力分布在： 疲劳强度计算 静强度计算,2）如果此线与GC线交于N（ me ，ae ），则有：,按静应力计算：,3.变应力的最小应力保持不变，即,（如受轴向变载荷的紧螺栓）,表示为：过 M点与横坐轴夹角45的一条直线。,1）如果此线与AG线交于M（ me ，ae ），则有：,2）如果此线与GC线交于N（ me ，ae ），则有：,按静应力计算：,工作应力位于： ：疲劳强度计算 ：静强度计算,11,5）等效应力幅,注意：,1）若零件所受应力变化规律不能确定，一般采用

4、=C的情况计算；,2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命要求设计零件时，即应力循环次数103(104)NNo时，这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限 ，即应以-1N 代-1 ，以oN代o；,3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现的两种情况；,4）对切应力上述公式同样适用，只需将改为即可；,四、受单向不稳定变应力时，零件的疲劳强度计算：,非规律性不稳定变应力 规律性不稳定变应力,不稳定变应力,规律性不稳定变应力：变应力参数随时间做规律性变化的变应力。 解题依据：疲劳损伤累积假说（曼耐尔定理），当量应力e 或当量循环次数Ne计算法。,1.当量应力e计算法： 将对

5、应于循环次数ni的不稳定对称循环变应力转化为对应于应力循环次数N0的等效稳定对称循环变应力e，然后按稳定对称循环变应力下安全系数计算公式算出安全系数值，若满足 ，则安全。,2. 当量循环次数Ne计算法： 取不稳定循环诸变应力中数值最大的应力或循环次数最多的应力（对疲劳损伤影响最大的那个应力），作为计算基准应力，而将诸变应力i所对应的循环次数ni转化为当量循环次数Ne，使得应力循环Ne次后，对材料所造成的损伤与诸应力i各自循环ni次对材料所造成的损伤相当。若满足 ，则安全。,例：有一转轴危险截面上受不稳定对称循环变应力作用，如图示。转轴工作总时间为2400小时，转速n=60r/min，材料为45

6、钢， B=650MPa, -1=300MPa,疲劳曲线指数m=9， ，零件疲劳强度综合影响系数 ,许用安全系数s=1.5，式校核该轴的强度。,1、取基准应力 =1=150MPa 2、计算各变应力的循环次数 T1=10/60 x2400=400h T2=20/60 x2400=800h T3=25/60 x2400=1000h 所以： N1=60nt1=60 x60 x400=0.144x N2=60nt2=60 x60 x800=0.288x N3=60nt3=60 x60 x1000=0.36x 3、当量循环次数Ne,解：用当量循环次数法：,4、计算当量循环次数下的零件极限应力：,5、计算安全系数：, 该轴强度合格,五、受双向稳定变应力时零件的疲劳强度计算,若零件上作用有周期相同、相位相同的对称循环正应力a和剪切应力a时，对一般结构钢，经实验得其对应的极限应力（ a ，a ）符合下列关系：,式中： -1e：零件只受对称 时的极限应力 -1e ：零件只受对称 时的极限应力,注：因为是对称循环，所以：,曲线AB上任何一点都代表一对极限应力 。 若零件的工作应力点 在极限圆以内，则是安全的。,当零件上作用的弯曲应力和扭转应力为非对称循环变应力时：,六