第3章 機械零件的疲勞強度2VIP

第三章機械零件的疲勞強度§3-1疲勞斷裂的過程及表面特征§3-2材料的疲勞曲線及極限應力圖§3-3影響零件疲勞強度的因素§3-4零件的疲勞強度計算

第三章機械零件的疲勞強度§3-1疲勞斷裂的過程及表面特征§3-1疲勞斷裂的過程及表面特征

§3-1疲勞斷裂的過程及表面特征過程在疲勞源處產(chǎn)生疲勞裂紋裂紋擴展瞬時斷裂疲勞源光滑的疲勞區(qū)粗糙的斷裂區(qū)表面特征光滑的疲勞區(qū)粗糙的斷裂區(qū)§3-2（材料的疲勞曲線）§3-2材料的疲勞曲線及極限應力圖

§3-2材料（試件）的疲勞曲線及極限應力圖疲勞極限σrN——當循環(huán)特性r一定時，應力循環(huán)N次后，材料不發(fā)生疲勞破壞的最大應力值。一.疲勞極限及疲勞曲線疲勞曲線——表示應力循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限σrN的關系曲線。持久極限如：σ0、σ-1循環(huán)基數(shù)有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)低周高周循環(huán)§3-2（疲勞曲線）§3-2材料的疲勞曲線及極限應力圖疲勞曲線方程：不同r時，σrN、σr不同：§3-2（極限應力圖）§3-2材料的疲勞曲線及極限應力圖二.材料的極限應力圖極限應力圖——當N一定，r變化時，極限平均應力σm與極限應力幅σa的關系曲線。工程中常采用簡化的極限應力圖Goodman簡化曲線雙折線簡化法已知σ-1、σ0、σs極限應力圖§3-2（極限應力圖）§3-2材料的疲勞曲線及極限應力圖極限應力圖的作用——確定任意r時的疲勞極限。

直線方程：即：——將非對稱循環(huán)變應力折算成對稱循環(huán)變應力。

直線方程：即：安全區(qū)疲勞失效區(qū)塑性失效區(qū)§3-3影響零件疲勞強度的因素§3-3影響零件疲勞強度的因素§3-3影響零件疲勞強度的因素一.有效應力集中系數(shù)二.絕對尺寸及截面形狀影響系數(shù)三.表面質(zhì)量系數(shù)

對

只影響，而對無影響。§3-3零件的極限應力圖§3-3影響零件疲勞強度的因素四.強化系數(shù)五.綜合影響系數(shù)六.零件的極限應力圖都有影響。直線方程：直線方程：試件零件§3-4零件的疲勞強度計算§3-4零件的疲勞強度計算§3-4零件的疲勞強度計算疲勞強度計算式：變應力穩(wěn)定變應力非穩(wěn)定變應力單向雙向?qū)ΨQ非對稱對稱非對稱有規(guī)律隨機對稱非對稱§3-4（單向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算

一.穩(wěn)定變應力——

不變1.單向穩(wěn)定變應力對稱循環(huán)關鍵：應用零件的極限應力圖2.單向穩(wěn)定變應力非對稱循環(huán)（1）畫零件的極限應力圖，并定出工作點M()；§3-4（單向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算

步驟：（2）根據(jù)工作應力變化規(guī)律，在極限應力圖上找出其疲勞極限點M’；（3）計算安全系數(shù)。§3-4（單向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算

典型的應力變化規(guī)律：①——簡單加載方式M’點滿足OM’直線方程：AG直線方程：§3-4（單向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算M點：靜強度計算：②N點：§3-4（單向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算當變化規(guī)律未知時，常按處理。M點：N點：③§3-4（雙向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算3.雙向穩(wěn)定變應力對稱循環(huán)

零件同時受作用。定出工作點M求出極限點M’(常按即處理)§3-4（雙向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算計算安全系數(shù)：代入橢圓方程：=Sσ=Sτ§3-4（雙向穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算仍采用上式：4.雙向穩(wěn)定變應力非對稱循環(huán)但其中：§3-4（非穩(wěn)定變應力）§3-4零件的疲勞強度計算

關鍵：將非穩(wěn)定變應力轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定變應力。二.有規(guī)律非穩(wěn)定對稱循環(huán)變應力

步驟：1)非穩(wěn)定穩(wěn)定，求等效應力σv和等效循環(huán)次數(shù)nv；Miner假說2）計算安全系數(shù)。§3-4（Miner假說）§3-4零件的疲勞強度計算Miner假說（疲勞損傷累積假說）——零件在非穩(wěn)定變應力作用下，其損傷是逐步累積的，當累積到一定程度就發(fā)生疲勞破壞。

數(shù)學表達式：在σ1作用下的實際循環(huán)數(shù)在σ1單獨作用下的失效循環(huán)數(shù)

根據(jù)疲勞損傷率等效的條件：=常數(shù)C損傷率§3-4（Miner假說）§3-4零件的疲勞強度計算故，安全系數(shù)：§3-4（例）§3-4零件的疲勞強度計算例：某一軸受有規(guī)律非穩(wěn)定對稱循環(huán)變應力作用，如圖示，已知th=500h，n=100r/min，材料為45鋼調(diào)質(zhì)，220HBS，σ-1=300MPa，m=9，N0=107，Kσ=