機(jī)械零件的強(qiáng)度2課件

音樂欣賞機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件載荷和應(yīng)力的分類零件在靜應(yīng)力下工作時(shí)的強(qiáng)度機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度總目錄上一頁(yè)分目錄機(jī)械零件載荷和應(yīng)力的分類機(jī)械零件載荷分類靜載荷不隨時(shí)間而變化或變化很緩慢的載荷，常稱名義載荷。變載荷隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變化的載荷。計(jì)算載荷=載荷系數(shù)×名義載荷Fca=KF上一頁(yè)分目錄機(jī)械零件應(yīng)力分類機(jī)械零件載荷和應(yīng)力的分類靜應(yīng)力不隨時(shí)間變化的應(yīng)力。變應(yīng)力隨時(shí)間變化的應(yīng)力。分穩(wěn)定變應(yīng)力（循環(huán)變應(yīng)力）和非穩(wěn)定變應(yīng)力，平均應(yīng)力應(yīng)力幅循環(huán)特性：對(duì)稱循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)靜應(yīng)力如圖。分目錄上一頁(yè)零件在靜應(yīng)力下工作時(shí)的強(qiáng)度在靜應(yīng)力作用下零件的破壞形式為斷裂或塑性變形強(qiáng)度條件σ、τ——危險(xiǎn)截面處的最大應(yīng)力?！?/p>

sσ〕、

〔

sτ〕—安全系數(shù)?！拨?/p>

〕、〔τ〕——零件材料的許用應(yīng)力。σlim、τlim—極限正應(yīng)力和極限切應(yīng)力，對(duì)于塑性材料，按不發(fā)生塑性變形的條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，σlim——σs

，τlim—τs；按允許少量塑性變形的條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，σlim——σB

，τlim——τB。對(duì)于脆性材料，σlim–—σB

，τlim——τB。零件在靜應(yīng)力下工作時(shí)的強(qiáng)度分目錄上一頁(yè)復(fù)合靜應(yīng)力作用下的塑性材料零件，用第三和第四強(qiáng)度理論計(jì)算復(fù)合應(yīng)力。其強(qiáng)度條件為復(fù)合安全強(qiáng)系數(shù)為——危險(xiǎn)截面處的實(shí)際安全系數(shù)〔

s〕——許用復(fù)合安全系數(shù)。分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度在變應(yīng)力下工作的零件，疲勞斷裂是主要的失效形式之一。低周疲勞：時(shí)，疲勞極限較高，接近于屈服極限，疲勞極限幾乎與循環(huán)次數(shù)的變化無(wú)關(guān)。高周疲勞：時(shí)，疲勞極限隨循環(huán)次數(shù)的增加而降低。在有限壽命區(qū)——任意循環(huán)次數(shù)下的疲勞極限KN——壽命系數(shù)，m—材料常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)定。圖3-2材料的疲勞曲線當(dāng)循環(huán)特性未知時(shí)，按對(duì)稱循環(huán)處理！r=

-1當(dāng)N>N0時(shí)，rN=-1r∞機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算分目錄上一頁(yè)影響零件疲勞強(qiáng)度的主要因素：應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀態(tài)。綜合影響系數(shù)零件的對(duì)稱循環(huán)疲勞極限為圖3-4零件的極限應(yīng)力圖圖3-3材料的極限應(yīng)力曲線分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算或直線CG的方程為+直線AG的方程為式中：－零件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的極限應(yīng)力幅；－零件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的極限平均應(yīng)力；－零件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材料常數(shù)。

圖3-4零件的極限應(yīng)力圖分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算=－彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)。式中：－零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)(腳標(biāo)表示在正應(yīng)力條件下，下同)；－零件的尺寸系數(shù)；－零件的表面質(zhì)量系數(shù)；－零件的強(qiáng)化系數(shù)。以上各系數(shù)的值見有關(guān)資料或本章附錄。分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算對(duì)應(yīng)于點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)位于直線CG上。此時(shí)的極限應(yīng)力即為屈服極限，工作應(yīng)力為點(diǎn)時(shí)，可能發(fā)生的是屈服失效，故只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。在工作應(yīng)力為單向應(yīng)力時(shí)，強(qiáng)度計(jì)算式為的情況=圖3-6時(shí)的極限應(yīng)力=計(jì)算安全系數(shù)及強(qiáng)度條件為分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算的情況圖3-7時(shí)的極限應(yīng)力+機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算分目錄上一頁(yè)（二）單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)損傷率達(dá)到100％時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對(duì)應(yīng)于極限狀況有

圖3-8規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力示意圖圖3-9不穩(wěn)定變應(yīng)力在坐標(biāo)上注意：當(dāng)<-1∞時(shí)，計(jì)算時(shí)不予考慮。機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算分目錄上一頁(yè)（四）提高機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的措施1.盡可能降低零件上的應(yīng)力集中的影響，是提高零件疲勞強(qiáng)度的首要措施。2.選用疲勞強(qiáng)度高的材料和規(guī)定能夠提高材料疲勞強(qiáng)度的熱處理方法及強(qiáng)化工藝。3.提高零件的表面質(zhì)量。4.盡可能的減小或消除零件表面可發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對(duì)于延長(zhǎng)零件的疲勞壽命有著比提高材料性能更為顯著的作用。3、通過斷裂力學(xué)試驗(yàn)，測(cè)定構(gòu)件材料的斷裂韌度k1c。目前已由一些工程手冊(cè)中列出了用結(jié)構(gòu)材料的平面應(yīng)變斷裂韌度；分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度在工程實(shí)際中，有一些結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作應(yīng)力小于許用應(yīng)力時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)會(huì)發(fā)生突然的斷裂，這種現(xiàn)象稱低應(yīng)力脆斷。4、對(duì)構(gòu)件進(jìn)行安全性判斷。在運(yùn)用斷裂力學(xué)對(duì)含裂紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析和安全性評(píng)價(jià)時(shí)，通常應(yīng)做以下幾方面的工作：

1、分析確定裂紋的形狀、大小及分布，已確定初使裂紋的尺寸a0，通常應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的無(wú)損探傷來確定a0,通常應(yīng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行精確的無(wú)損探傷來確定a0；2、對(duì)構(gòu)件的工作載荷進(jìn)行充分的分析，運(yùn)用斷裂力學(xué)的知識(shí)，確定裂紋頂端的應(yīng)力強(qiáng)度因子k1;分目錄上一頁(yè)機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度計(jì)算單擊…、—零件1和零件2初始接觸線處的曲率半徑；、—零件1和零件2材料的泊松比；E1、E2—零件1和零件2材料的彈性模量；Fn—作用在接觸面上的總壓力；b—初始接觸線長(zhǎng)度。——赫茲公式例題例1.345鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的性能為σ-1=307MPa,m=9,No=5×106,以此材料作試件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),先以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力σ-1=500MPa作用104次，再以σ2=400N/mm2作用于試件，求還能循環(huán)多少次才會(huì)使試件破壞。要點(diǎn)分析：這是屬于不穩(wěn)定變應(yīng)力作用下的疲勞強(qiáng)度計(jì)算問題，應(yīng)根據(jù)疲勞損傷累積假說（Miner定理）進(jìn)行計(jì)算：按計(jì)算。解：由疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力曲線方程得

由知還能循環(huán)次分目錄上一頁(yè)作業(yè)題1.3.4(4)一零件由45鋼制成，材料的力學(xué)性能為：σS=360MPa，σ-1=300MPa，ψσ=0.2。已知零件上的最大工作應(yīng)力σmax=200MPa,最小工作應(yīng)力min=100MPa，彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)Kσ=2。1）當(dāng)應(yīng)力變化規(guī)律為σm=常數(shù)時(shí)，分別用圖解法和計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系數(shù)；2）若應(yīng)力變化規(guī)律為r=常數(shù)，該零件會(huì)發(fā)生什么形式的破壞？

題1.3.4(5)某材料受彎曲變應(yīng)力作用，其力學(xué)性能為：σ-1=300MPa,m=9,N0

=5×106?，F(xiàn)用此材料的試件進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力σ1=500MPa作用104次，σ2=400MPa作用105次，σ3=250MPa作用106次。試確定：

1）該試件在此條件下的計(jì)算安全系數(shù)；

2）如果試件再作用σ=350MPa的應(yīng)力，還能循環(huán)多少次試件才破壞？分目錄上一頁(yè)作業(yè)1.3.2填空題

（5）某材料的