上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)A復(fù)習(xí)題第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度

1、第三章第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度3-1 材料的疲勞強(qiáng)度材料的疲勞強(qiáng)度3-2 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度3-3 機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度3-4 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度3-5 機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1t 靜應(yīng)力：靜應(yīng)力：不隨時(shí)間變化或變化緩慢不隨時(shí)間變化或變化緩慢變應(yīng)力：變應(yīng)力：隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化t t 2穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力3-1 材料的疲勞強(qiáng)度材料的疲勞強(qiáng)度2非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力隨機(jī)變應(yīng)力隨機(jī)變應(yīng)力tt3 max最大應(yīng)力最大應(yīng)力 min 最小應(yīng)力最小應(yīng)力 m 平均應(yīng)力平均應(yīng)力a 應(yīng)力幅應(yīng)力幅r 應(yīng)力比

2、（循環(huán)特性）應(yīng)力比（循環(huán)特性）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的參數(shù)有穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的參數(shù)有5個(gè)，其中只有個(gè)，其中只有 2 個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。minmat maxT2minmaxm2minmaxaamminammaxmaxminr41、非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力（-1r1）2、對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力（r=-1）naFaFaFFnaminmaxa0mot a= max minot a m min max53、脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)（r=0）Fan0min2maxamot a m max t64、靜應(yīng)力靜應(yīng)力（r=1）taaFaF78例例1. 已知：已知： max=200 MPa，r =0.5，

3、求：，求： min、 a、 m。例例2. 已知：已知： a= 80 MPa， m=40 MPa。求：。求： max、 min、r。9MPa50MPa2)100(2002minmaxmMPa 150MPa 2100-2002minmaxa）（MPa 100MP 2005 . 0maxminar例例1 已知：已知： max=200 MPa，r =0.5，求：，求： min、 a、 m。解：解：10例例2 已知：已知： a= 80 MPa， m=40 MPa。求：。求： max、 min、r。解：解：MPa 40-MPa 80-MPa 40amminMPa 120MPa 80MPa 40ammax3

4、1-12040-maxminr材料的疲勞極限材料的疲勞極限r(nóng)N：在應(yīng)力比為在應(yīng)力比為r的循環(huán)變應(yīng)力作用下，的循環(huán)變應(yīng)力作用下，應(yīng)循環(huán)應(yīng)循環(huán)N次后，材料不發(fā)生疲勞破壞所能承受的最大應(yīng)次后，材料不發(fā)生疲勞破壞所能承受的最大應(yīng)力力max。材料的疲勞壽命材料的疲勞壽命N N：材料疲勞失效前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)材料疲勞失效前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。次數(shù)。在疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，材料的極限應(yīng)力在疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，材料的極限應(yīng)力lim= r。變應(yīng)力下零件的的強(qiáng)度準(zhǔn)則為變應(yīng)力下零件的的強(qiáng)度準(zhǔn)則為ca r。11CNmrNCNNmrmrN0rNmrrNKNN0材料的材料的-N疲勞曲線疲勞曲線CBD有限壽命區(qū)有限壽命區(qū)無(wú)限壽命區(qū)

5、無(wú)限壽命區(qū)低周疲勞低周疲勞高周疲勞高周疲勞N0NNr104103OArN1213已知已知45鋼的疲勞極限鋼的疲勞極限 -1=270MPa，疲勞曲線方程的冪指，疲勞曲線方程的冪指數(shù)數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=5106次。求當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次。求當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=104次時(shí)，其相應(yīng)的有限壽命疲勞極限為次時(shí)，其相應(yīng)的有限壽命疲勞極限為 MPa。 14已知已知45鋼的疲勞極限鋼的疲勞極限 -1=270MPa，疲勞曲線方程的冪指，疲勞曲線方程的冪指數(shù)數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=5106次。求當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次。求當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=104次時(shí)，其相應(yīng)的有限壽命疲勞極限為次時(shí)，其相應(yīng)

6、的有限壽命疲勞極限為 MPa。 MPa 539MPa 2701010594601 -1 -mNNN不同應(yīng)力比不同應(yīng)力比r下的下的-N疲勞曲線疲勞曲線150N104N0NCDNmax-1N-1r=-1r=0r=0.4r=0， r=0r=-1，r=-10.4N00.4O等壽命疲勞曲線等壽命疲勞曲線ammax16M 等壽命疲勞曲線等壽命疲勞曲線aammmamamatantan1tan-1/1/1mamaamammaxminr17OM M等壽命疲勞曲線等壽命疲勞曲線A 對(duì)稱疲勞極限點(diǎn)對(duì)稱疲勞極限點(diǎn)D 脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限點(diǎn)脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限點(diǎn) F 強(qiáng)度極限點(diǎn)強(qiáng)度極限點(diǎn)C屈服極限點(diǎn)屈服極限點(diǎn)OCFD A 45

7、 0 /2 a 0 /2 -1 S B m18A a m4545OFCD G S B 0 /2-10/2折線以內(nèi)為疲勞和塑性安全區(qū)；折線以內(nèi)為疲勞和塑性安全區(qū)；折線以外為疲勞和塑性失效區(qū)；折線以外為疲勞和塑性失效區(qū)；工作應(yīng)力點(diǎn)離折線越遠(yuǎn)，安全程度愈高。工作應(yīng)力點(diǎn)離折線越遠(yuǎn)，安全程度愈高。材料的材料的極限應(yīng)力線圖極限應(yīng)力線圖 19極限應(yīng)力線圖極限應(yīng)力線圖已知：已知：-1 ， 0，s （循環(huán)次數(shù)（循環(huán)次數(shù)N=N0）作圖如下：作圖如下：1）標(biāo)出）標(biāo)出A (0，-1) ，D ( 0/2, 0/2 )，C (s, 0)三點(diǎn)；三點(diǎn)；2）連接）連接AD并延長(zhǎng)；并延長(zhǎng)；3）過(guò)）過(guò)C作與橫軸成作與橫軸成135的

8、直線與的直線與 交于交于G 點(diǎn)。點(diǎn)。2000100122/2/tanA maC450/2OG D 0/2-1S21ma1MNmaA maC450/2OG D 0/2-1SM -1r00r2）的影響：的影響：（尺寸越大，（尺寸越大， 越?。┰叫。? ）的影響：的影響： 加工質(zhì)量加工質(zhì)量 1綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)Ke1 -1 -K273-2 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)K的計(jì)算的計(jì)算q111kK) 1(1qk28零件的極限應(yīng)力線圖零件的極限應(yīng)力線圖K1e1K0e0零件零件D D G A G OA a0/2-1-1e0e/20/2S材料材料C4545m29零件的零件

9、的極限應(yīng)力線圖極限應(yīng)力線圖 已知：已知：-1，0，s ，K （循環(huán)次數(shù)（循環(huán)次數(shù)N=N0時(shí)）時(shí)）作圖如下：作圖如下：1）標(biāo)出）標(biāo)出A （0，-1e ） ，D （ 0/2, 0e/2 ），），C（s, 0）三點(diǎn)；三點(diǎn)；2）連接）連接AD并延長(zhǎng)；并延長(zhǎng)；3） 過(guò)過(guò)C作與橫軸成作與橫軸成135的直線與的直線與交于交于G 點(diǎn)。點(diǎn)。30零件的極限應(yīng)力線圖零件的極限應(yīng)力線圖零件零件D D G A G OA a0/2-1-1e0e/20/2S材料材料C4545meKKKK001001ee22/2tan31零件的極限應(yīng)力線圖零件的極限應(yīng)力線圖零件零件D D G A G OA a0/2-1-1e0e/20/2S

10、材料材料C4545memeeae1e-meae1 - K32SKSma1 -maxmaxca1）應(yīng)力比）應(yīng)力比r=C-1eamOA M MmaG CSmamamamama/1/1/1/1r單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)零件的疲勞強(qiáng)度單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)零件的疲勞強(qiáng)度33SSmaSmaxSca-1eamOA N NmaG CSma34CCamtamminmaxmaxmin2）平均應(yīng)力）平均應(yīng)力m=C35mH -1eamOA M MaG CSaSKKSamm1 -maxmaxca-36SSmaSmaxScamH -1eamOA N NaG CSa37CCamtmin3）最小應(yīng)力）最小應(yīng)力min=C38mI J -1

11、eamOA M MminaG CSma45SKKSminamin1 -maxmaxca2-239SSmaSmaxScamI J -1eamOA N NminaG CSma4540min0-1eamSA M Mmmina45G OCI J ma41已知：某零件材料的機(jī)械性能為已知：某零件材料的機(jī)械性能為 -1=600 MPa ， 0=1000 MPa， S=800 MPa 。（1）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （2）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) K =2.0，繪制此零件的，繪制此零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （3）若零件所受的最大應(yīng)力

12、）若零件所受的最大應(yīng)力 max=500 MPa，應(yīng)力循環(huán)特，應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)性系數(shù)r=0.20 ，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)；，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)； （4）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？42O800600500500S-1(0/2, 0/2)maCA D 43已知：某零件材料的機(jī)械性能為已知：某零件材料的機(jī)械性能為 -1=600 MPa ， 0=1000 MPa， S=800 MPa 。（1）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （2）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) K =2.

13、0，繪制此零件的，繪制此零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （3）若零件所受的最大應(yīng)力）若零件所受的最大應(yīng)力 max=500 MPa，應(yīng)力循環(huán)特，應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)性系數(shù)r=0.20 ，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)；，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)； （4）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？44O800600500500S-1(0/2, 0/2)ma-1e(0/2, 0e/2)300A D AD250C45已知：某零件材料的機(jī)械性能為已知：某零件材料的機(jī)械性能為 -1=600 MPa ， 0=1000 MPa， S=800 MPa 。

14、（1）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （2）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) K =2.0，繪制此零件的，繪制此零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （3）若零件所受的最大應(yīng)力）若零件所受的最大應(yīng)力 max=500 MPa，應(yīng)力循環(huán)特，應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)性系數(shù)r=0.20 ，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)；，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)； （4）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？46解解：（：（3）MPa 100MPa 5002 . 0maxminrMPa 300MPa 21005002mi

15、nmaxmeMPa 200MPa 21005002minmaxae47O800600500500S-1(0/2, 0/2)ma-1e(0/2, 0e/2)300M200300D AA 250DC48已知：某零件材料的機(jī)械性能為已知：某零件材料的機(jī)械性能為 -1=600 MPa ， 0=1000 MPa， S=800 MPa 。（1）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；）試畫出材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （2）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)）如果疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) K =2.0，繪制此零件的，繪制此零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖；簡(jiǎn)化極限應(yīng)力圖； （3）若零件所受的最大應(yīng)力）若零件所受的最大應(yīng)力 max=500 MPa，

16、應(yīng)力循環(huán)特，應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)性系數(shù)r=0.20 ，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)；，求平均應(yīng)力和應(yīng)力幅并在圖中標(biāo)出工作點(diǎn)； （4）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？）在上述情況下零件的計(jì)算安全系數(shù)為多少？491）r=0.2O800600500500S-1(0/2, 0/2)ma-1e(0/2, 0e/2)300390260200300MM D AA DC50解解：（：（3）2 . 05005006002/2/0011）應(yīng)力比）應(yīng)力比r=0.2304. 13002 . 02002600meae1 -caKS51amammaxmaxcaSO800600500500S-1(0/2, 0/2

17、)ma-1e(0/2, 0e/2)300390280200300MM D AA DC2）m=300 MPa52解解：（：（3）14.20-2600-aemem1 -caKKS2）平均應(yīng)力）平均應(yīng)力m=300 MPa53amammaxmaxcaS3）min=100 MPaO800600500500S-1(0/2, 0/2)ma-1e(0/2, 0e/2)300360260200300MM D AA DC543）最小應(yīng)力）最小應(yīng)力min=100 MPa254. 1)10020022 . 021002 . 0-260022-2minaemin1 -ca（）（）（KKS55a

18、mammaxmaxcaS雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算零件同時(shí)作用同相位的法向?qū)ΨQ循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力零件同時(shí)作用同相位的法向?qū)ΨQ循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力a和切向?qū)ΨQ循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力和切向?qū)ΨQ循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力a12e1a2e1a），（e1ae1aM），（e1ae1aMe1ae1aOD C DC56），（e1ae1aM），（e1ae1aMe1ae1aOD C DCaaaacaODDOOCCOOMMOS12e1a2e1a12e1aca2e1acaSS12ca2caSSSSa1e-Sa1e-S57當(dāng)零件承受不對(duì)稱循環(huán)的雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)當(dāng)零件承受不對(duì)稱循環(huán)的雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)12ca2caSS

19、SS22caSSSSSma1KSma1KS58已知：轉(zhuǎn)軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的危險(xiǎn)截面直徑為已知：轉(zhuǎn)軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的危險(xiǎn)截面直徑為d=40mm，軸，軸同時(shí)承受轉(zhuǎn)矩同時(shí)承受轉(zhuǎn)矩T=800 Nm（轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)循環(huán)）和彎矩（轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)循環(huán)）和彎矩M=300 Nm（彎矩對(duì)稱循環(huán)），軸的材料（彎矩對(duì)稱循環(huán)），軸的材料 -1=355 MPa，-1=200 MPa，K =2.2， K =1.8， =0.2， =0.1。求：在彎矩和轉(zhuǎn)矩同時(shí)作用下的計(jì)算安全系數(shù)求：在彎矩和轉(zhuǎn)矩同時(shí)作用下的計(jì)算安全系數(shù)Sca。593bam1 . 00dMWM，3ma0.22dT，am0，轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)：轉(zhuǎn)軸彎曲應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)：雙向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸

20、扭切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)：雙向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸扭切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)：?jiǎn)蜗蜣D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)：?jiǎn)蜗蜣D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)：60解：解：MPa 875.46MPa401 . 010003001 . 033bdMWMMPa 500.62MPa402 . 010008002 . 033TdTWT彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力扭切應(yīng)力扭切應(yīng)力MPa 875.460bam，MPa 250.312ma6137. 3250.311 . 0250.318 . 1200ma1KS44. 302 . 0875.462 . 2355ma1KS40. 237. 344. 337. 344. 32222caSSSSS62單向不穩(wěn)定變應(yīng)力下

21、零件的疲勞強(qiáng)度單向不穩(wěn)定變應(yīng)力下零件的疲勞強(qiáng)度Miner法則法則1332211NnNnNnCNNNNmmmm0133221163正好發(fā)生破壞正好發(fā)生破壞未發(fā)生損壞未發(fā)生損壞Miner法則法則1101mzimiiNnmiiNN10CNNmimi0111ziiiNn1101mzimiiNn64強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件1101mzimiiNnmzimiinN10ca11 -caSSca1 -ca65已知：材料已知：材料-1=350 MPa，N0= 107，m=6。500105n/MPa400600/MPa55010010410410410466損傷率：損傷率：500105n/MPa66710110176.

22、150035010miNN085. 010176. 1106511Nn67總損傷率：總損傷率：0427. 0332211NnNnNn400600/MPa550100104104104104511004. 3N521064. 6N631048. 4N68在在400MPa下還能循環(huán)多少次才損壞？下還能循環(huán)多少次才損壞？400600/MPa5501041041332211NnNnNn69已知：材料已知：材料-1=350 MPa，N0= 107，m=6。已知：某軸的軸肩尺寸為已知：某軸的軸肩尺寸為D=54mm，d=45mm，r=3mm，表，表面拋光，未作強(qiáng)化處理，軸的材料性能面拋光，未作強(qiáng)化處理，軸的

23、材料性能S=260 MPa，B=560 MPa ，-1=170 MPa， 0=283 MPa。計(jì)算該軸肩的計(jì)算該軸肩的綜合影響系數(shù)。綜合影響系數(shù)。7086. 1)07. 010. 0(04. 010. 062. 109. 262. 12 . 1dD07. 0dr7181. 0q70. 1) 1(1qk724572. 07336. 2111qkK11q74已知：某軸的軸肩尺寸為已知：某軸的軸肩尺寸為D=70mm，d=65mm，r=2mm，表面拋光，未作強(qiáng)化處理，軸的材料性能表面拋光，未作強(qiáng)化處理，軸的材料性能B=640 MPa ，-1=275 MPa， -1=155 MPa， =0.1， =0.

24、05，調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理，磨削加工，不經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理。作用在軸上的處理，磨削加工，不經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理。作用在軸上的M=1.336 105 N mm ，T=9.6 106 N mm。計(jì)算。計(jì)算軸肩處的綜合影響系數(shù)軸肩處的綜合影響系數(shù)K 和軸的計(jì)算安全系數(shù)。和軸的計(jì)算安全系數(shù)。75解：解：MPa 86. 4MPa651 . 010336. 11 . 0353bdMWMMPa 48.17MPa652 . 0106 . 92 . 0363TdTWT彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力扭切應(yīng)力扭切應(yīng)力MPa 86. 40bam，MPa 74. 82ma綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)80.2K62.1K7662.1074. 805. 074

25、. 862. 1155ma1KS21.2001 . 086. 48 . 2275ma1KS4 . 922caSSSSS773-3 機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度u斷裂力學(xué)：斷裂力學(xué)：低應(yīng)力脆斷問(wèn)題低應(yīng)力脆斷問(wèn)題高強(qiáng)度鋼材和大型焊接件高強(qiáng)度鋼材和大型焊接件帶有裂紋或尖缺口的結(jié)構(gòu)帶有裂紋或尖缺口的結(jié)構(gòu)u斷裂力學(xué)理論：斷裂力學(xué)理論：應(yīng)力強(qiáng)度因子應(yīng)力強(qiáng)度因子KI：表征裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)度。表征裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)度。平面應(yīng)變斷裂韌度平面應(yīng)變斷裂韌度KIC：表征材料阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。表征材料阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。裂紋構(gòu)件安全強(qiáng)度準(zhǔn)則：裂紋構(gòu)件安全強(qiáng)度準(zhǔn)則： 裂紋不會(huì)失穩(wěn)擴(kuò)展：裂紋不會(huì)失穩(wěn)

26、擴(kuò)展：KI KIC 裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展：裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展：KI KIC783-4 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度7921HHbFn彈性模量彈性模量E大，材料硬，則接觸應(yīng)力大，材料硬，則接觸應(yīng)力H大；大；寬度寬度B大大,曲率曲率 大，則接觸面積大，使接觸應(yīng)力大，則接觸面積大，使接觸應(yīng)力H下降。下降。22212121H-1-111BEEF21111222121E-1-11EEZEEHBFZu最大接觸應(yīng)力（赫茲應(yīng)力）最大接觸應(yīng)力（赫茲應(yīng)力）2121803-5 機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介u機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)（概論設(shè)計(jì)）核心思想：機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)（概論設(shè)計(jì)）核心思想：將設(shè)計(jì)變量作為隨機(jī)變

27、量；將設(shè)計(jì)變量作為隨機(jī)變量；以應(yīng)力以應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型為基礎(chǔ)；強(qiáng)度干涉模型為基礎(chǔ)；以可靠度為目標(biāo)以可靠度為目標(biāo)u機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)（概論設(shè)計(jì)）分類：機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)（概論設(shè)計(jì)）分類：可靠性評(píng)估或分析問(wèn)題可靠性評(píng)估或分析問(wèn)題可靠性設(shè)計(jì)問(wèn)題可靠性設(shè)計(jì)問(wèn)題81解：解：3.2 已知材料的已知材料的 S=260 MPa ， -1=170 MPa， =0.2。試。試?yán)L制此材料的極限應(yīng)力線圖。繪制此材料的極限應(yīng)力線圖。2/2/001MPa 33.2830CG D ma0/20/2-1OSA 823-3 一圓軸的軸肩尺寸為一圓軸的軸肩尺寸為D=72 mm，d=62 mm，r=3mm。材。材料為料為40CrN

28、i，其強(qiáng)度極限，其強(qiáng)度極限B=900 MPa ，屈服極限，屈服極限S=750 MPa。試計(jì)算軸肩的彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)。試計(jì)算軸肩的彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)k 。83解：解：1）由附表）由附表3-2 （見教材（見教材P40頁(yè)），采用線性插值法，查頁(yè)），采用線性插值法，查取軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)取軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)=1.98。8416. 16272dD05. 0623dr附表附表3-2 軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)（P40）05. 2)10. 116. 1 (10. 120. 100. 209. 200. 21851.201.161.100.042.092

29、.052.000.051.980.101.621.611.5961. 1)10. 116. 1 (10. 120. 159. 162. 159. 1298. 1)05. 010. 0(04. 010. 061. 105. 261. 13D/dr/d862）由附圖）由附圖3-1 （見教材（見教材P41頁(yè)），采用線性插值法，查取材料的敏頁(yè)），采用線性插值法，查取材料的敏性系數(shù)性系數(shù)q=0.88。附圖附圖3-1 鋼材的敏性系數(shù)鋼材的敏性系數(shù)（P41）90. 01q84. 02q86. 11-98. 188. 01) 1(1）（qk8788. 0)700900(70098084. 090. 084.

30、0q3）計(jì)算軸肩的彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)）計(jì)算軸肩的彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)k3-4 圓軸軸肩處的尺寸為圓軸軸肩處的尺寸為D=54 mm，d=45 mm，r=3mm。材料的力學(xué)系能材料的力學(xué)系能S=260 MPa，-1=170 MPa， =0.2， B=420 MPa 。試?yán)L制此零件的簡(jiǎn)化等壽命疲勞曲線。試?yán)L制此零件的簡(jiǎn)化等壽命疲勞曲線。88解：解：1）由附表）由附表3-2 （見教材（見教材P40頁(yè)），采用線性插值法，查頁(yè)），采用線性插值法，查取軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)取軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)=1.86。892 . 14554dD07. 0453dr附表附表3-2 軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)（P40）86. 1)07. 010. 0(0