機(jī)械零件的強(qiáng)度

沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙第三章機(jī)械部件的強(qiáng)度強(qiáng)度問題：靜應(yīng)力強(qiáng)度：往常以為在機(jī)械部件整個(gè)工作壽命時(shí)期應(yīng)力變化次數(shù)小于103的通用部件，均按靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。（資料力學(xué)范圍）變應(yīng)力強(qiáng)度：在變應(yīng)力作用下，部件產(chǎn)生疲憊損壞。疲憊損壞定義：金屬資料試件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)而發(fā)生的損壞。疲憊損壞的原由：資料內(nèi)部的缺點(diǎn)、加工過程中的刀痕或部件局部的應(yīng)力集中等致使產(chǎn)生了微觀裂紋，稱為裂紋源，在交變應(yīng)力作用下，跟著循環(huán)次數(shù)的增添，裂紋不停擴(kuò)展，直至部件發(fā)生忽然斷裂。疲憊損壞的特點(diǎn)：1）部件的最大應(yīng)力在遠(yuǎn)小于靜應(yīng)力的強(qiáng)度極限時(shí)，便可能發(fā)生損壞；2）即便是塑性資料，在沒有顯然的塑性變形下便可能發(fā)生忽然的脆性斷裂。疲憊損壞是一個(gè)損害積累的過程，有發(fā)展的過程，需要時(shí)間。疲憊斷口分為兩個(gè)區(qū)：疲憊區(qū)和脆性斷裂區(qū)?！?-1資料的疲憊特征一、應(yīng)力的分類1、靜應(yīng)力:大小和方向均不隨時(shí)間改變,或許變化遲緩。2、變應(yīng)力:大小或方向隨時(shí)間而變化。1）穩(wěn)固循環(huán)變應(yīng)力:以下各參數(shù)不隨時(shí)間變化的變應(yīng)力。m─均勻應(yīng)力；a─應(yīng)力幅值max─最大應(yīng)力；min─最小應(yīng)力─應(yīng)力比（循環(huán)特征）描繪規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個(gè)參數(shù)，但此中只有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。maxminm2maxminra2

minmaxr=-1對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力r=0脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力r=1靜應(yīng)力沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙2）非穩(wěn)固循環(huán)變應(yīng)力:參數(shù)隨時(shí)間變化的變應(yīng)力。1）規(guī)律性非穩(wěn)固變應(yīng)力:參數(shù)按必定規(guī)律周期性變化的稱為。2）隨機(jī)變應(yīng)力：隨機(jī)變化的。曲線可分為二、疲憊曲線1、-N曲線：應(yīng)力比r一準(zhǔn)時(shí)，表示疲憊極限（最大應(yīng)力）N與循環(huán)次數(shù)N之間關(guān)系的曲線。典型的疲憊曲線以下列圖示：N疲憊曲線大部分部件無效在C點(diǎn)右邊地區(qū),稱高周疲憊區(qū)N>104高周疲憊區(qū)以N0為界分為兩個(gè)區(qū)：有限壽命區(qū)(CD)：N＜N0，循環(huán)次數(shù)N,對(duì)應(yīng)的極限應(yīng)力N?！獥l件疲憊極限。

ABBCCDD右四個(gè)區(qū)域。此中：AB區(qū)最大應(yīng)力變化不大，可按靜應(yīng)力考慮。BC:為低周疲憊（循環(huán)次數(shù)少）區(qū)。N<104。也稱應(yīng)變疲憊（疲憊損壞陪伴塑性變m曲線方程為NNC形）M-資料常數(shù)N0-循環(huán)基數(shù)沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙無窮壽命區(qū)：N≥N0時(shí)，曲線為水平直線，對(duì)應(yīng)的疲憊極限是一個(gè)定值，用表示。當(dāng)資料遇到的應(yīng)力不超過時(shí)，則能夠經(jīng)受無窮次的應(yīng)力循環(huán)而不疲憊損壞。即壽命是無窮的?！v極限（1/0/1）因?yàn)閞NmNrmN0C因此rNmN0KNrrN2、等壽命疲憊曲線（極限應(yīng)力線圖）定義：循環(huán)次數(shù)一準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)力幅與均勻應(yīng)力間的關(guān)系曲線。理論疲憊曲線：經(jīng)過試驗(yàn)得二次曲線以下列圖。即在曲線ammaxr（壽命為循環(huán)基數(shù)N0）在曲線內(nèi)為無窮壽命。曲線外為有限壽命。實(shí)質(zhì)疲憊曲線：

KN-壽命系數(shù)圖中，曲線上隨意一點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)之和為最大應(yīng)力。代表應(yīng)力比為一定值的疲勞極限。沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙?jiān)谥本€，''a、m—直線CG上任何一點(diǎn)均有maxmas，，——疲憊強(qiáng)度線。其上的點(diǎn)表示疲憊極限應(yīng)力，，上隨意點(diǎn)坐AG線AG由A,、G,兩點(diǎn)坐標(biāo)可得A，G，線直線方程標(biāo)。1am此中210（試件受循環(huán)曲折應(yīng)力時(shí)的資料常0數(shù)）碳鋼0.10.2合金鋼0.20.3，——折服強(qiáng)度線。其上的點(diǎn)表示折服極限CG線，由C點(diǎn)坐標(biāo)和直線斜角可得CG線方程ams§3-2機(jī)械部件的疲憊強(qiáng)度計(jì)算一、部件的極限應(yīng)力線圖引入Ｋσ—曲折疲憊極限的綜合影響系數(shù)1則K1e-1—資料對(duì)稱循環(huán)曲折疲憊極限-1e—部件對(duì)稱循環(huán)曲折疲憊極限將資料的極限應(yīng)力線圖中直線A,D,G,按比率Ｋσ向下移，,,CG部分按靜強(qiáng)度考慮,故不作修正。即得部件的極限應(yīng)力線圖，以下

因?yàn)椴考缀涡螤畹淖兓⒊叽绱笮?、加工質(zhì)量及加強(qiáng)要素等的影響，使得部件的疲憊極限要小于資料試件的疲憊極限。在不對(duì)稱循環(huán)時(shí)，Ｋσ為試件與部件極限應(yīng)力幅的比值。故各點(diǎn)坐標(biāo)為A(0,1),D0,0，C點(diǎn)坐標(biāo)不變K22K采納相同方法，可得AG直線方程：1Kaeme直線CG方程為：aemes曲折疲憊極限綜合影響系數(shù)k11K1qK—部件的有效應(yīng)力集中系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）—部件的尺寸系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）—部件的表面質(zhì)量系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）q—部件的加強(qiáng)系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）二、單向穩(wěn)固變應(yīng)力機(jī)遇械部件的疲憊強(qiáng)度計(jì)算因此：計(jì)算安全系數(shù)及疲憊強(qiáng)度條件為：maxmaSScamaxma機(jī)械部件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種：應(yīng)力比為常數(shù)：r=C

ae、me—直線AG上隨意點(diǎn)坐標(biāo)。進(jìn)行部件疲憊強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先依據(jù)部件危險(xiǎn)截面上的σmax及σmin確立均勻應(yīng)力σm與應(yīng)力幅σa，而后，在極限應(yīng)力線圖的坐標(biāo)中標(biāo)示出相應(yīng)工作應(yīng)力點(diǎn)M或N。相應(yīng)的疲憊極均勻應(yīng)力為常數(shù)σ最小應(yīng)力為常數(shù)σ

m=Cmin=C

限應(yīng)力應(yīng)是極限應(yīng)力曲線上的某一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力。依據(jù)部件工作時(shí)所受的拘束來確立應(yīng)力可能發(fā)生的變化規(guī)律，進(jìn)而決定以哪一個(gè)點(diǎn)來表示極限應(yīng)力。沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙1、r=Cr=C時(shí)，應(yīng)當(dāng)有amaxmin1r1Cmmaxminr

,因?yàn)镃為常數(shù)，故連結(jié)坐標(biāo)原,,點(diǎn)，得OM或ON，同一條射線上各點(diǎn)應(yīng)力比為常數(shù)。,,M、N為工作應(yīng)力點(diǎn)相應(yīng)的極聯(lián)解OM、AG直線方程可得，坐標(biāo)(ae、me),相加即為M點(diǎn)限應(yīng)力個(gè)點(diǎn)。M部件的疲憊極限：maxaeme1ma1maxKmKaam由上式得limmax1SScaKmaxam假如極限應(yīng)力點(diǎn)為’，極限應(yīng)力為折服極限s，因此強(qiáng)度條N件為：limmaxsSScamaxam其余加載方式相同。2、mC聯(lián)解直線MM2’與直線AG方程，求出M2’點(diǎn)橫縱坐標(biāo)值，并相加：limmax1KmSScaK(am)max沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙3、minC即minmaC為與橫軸夾角450的斜直線，故可過M作斜線’’點(diǎn)即為極限應(yīng)力點(diǎn)。LM，M3相同的方法可得:limmaxScamax

21KminS(K)(2amin)三、雙向穩(wěn)固變應(yīng)力機(jī)遇械部件的疲憊強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)部件上同時(shí)作用有同相位的穩(wěn)固對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力sa和ta時(shí)，由實(shí)驗(yàn)得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為：22aa11e1e式中a′及a′為同時(shí)作用的切向及法向應(yīng)力幅的極限值。因?yàn)槭菍?duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力?；【€AM'B上任何一個(gè)點(diǎn)即代表一對(duì)極限應(yīng)力σa′及τa′若作用于部件上的應(yīng)力幅a及a如圖中M點(diǎn)表示，則因?yàn)榇斯ぷ鲬?yīng)力點(diǎn)在極限之內(nèi)，未達(dá)到極限條件，因此是安全的。計(jì)算安全系數(shù)OM'SσSτScaOMSσ2Sτ2沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙四、單向非穩(wěn)固變應(yīng)力時(shí)的疲憊強(qiáng)度計(jì)算非穩(wěn)固變應(yīng)力包含：規(guī)律性非穩(wěn)固變應(yīng)力：按損害積累假說進(jìn)行疲憊強(qiáng)度計(jì)算各階應(yīng)隨機(jī)變應(yīng)力：用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行疲憊強(qiáng)度計(jì)算力均為1．Miner法例：對(duì)稱循規(guī)律性非穩(wěn)固變應(yīng)力如圖：環(huán)最大應(yīng)力依據(jù)Miner定理：每個(gè)大于1的應(yīng)力均對(duì)資料有損害,每次循環(huán)的損害率為1/N，當(dāng)總的損害率相加為100%時(shí)，資料發(fā)生疲憊損壞。1循環(huán)n1次對(duì)資料的損害率為n1N12循環(huán)n2次對(duì)資料的損害率為n2N23循環(huán)n3次對(duì)資料的損害率為n3N3總損害率為n1n2n3，極限情況為：N1N2N3n1n2nzzni1N1N2NzNii1mmN1mN11N011N01mm同理,1N0,N31N0N223沈陽工業(yè)大學(xué)備課用紙由Miner定理，疲憊損壞的極限條件：zmni1mmmii11N0