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机械设计第三章(3).ppt

机械设计第三章(3)

徐姐2018
2018-05-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《机械设计第三章(3)ppt》,可适用于人力资源领域

sect材料的疲劳特性sect机械零件的疲劳强度计算sect机械零件的抗断裂强度sect机械零件的接触强度第三章机械零件的强度变应力循环变应力(周期)稳定不稳定循环变应力简单对称脉动非对称随机变应力(非周期)复合a)随时间按一定规律周期性变化而且变化幅度保持常数的变应力称为稳定循环变应力。如上图所示。b)若变化幅度也是按一定规律周期性变化如图b所示则称为不稳定循环变应力。c)如果变化不呈周期性而带有偶然性则称为随机变应力如图c所示。材料疲劳的两种类别材料的疲劳特性一、交变应力的描述描述规律性的交变应力可有个参数但其中只有两个参数是独立的。疲劳曲线材料的疲劳特性  机械零件的疲劳大多发生在s-N曲线的CD段可用下式描述:  D点以后的疲劳曲线呈一水平线代表着无限寿命区其方程为:由于ND很大所以在作疲劳试验时常规定一个循环次数N(称为循环基数)用N及其相对应的疲劳极限sigmar来近似代表ND和sigmarinfin于是有:有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为:式中sr、N及m的值由材料试验确定。二、s-N疲劳曲线 极限应力线图材料的疲劳特性三、等寿命疲劳曲线(极限应力线图)机械零件材料的疲劳特性除用s-N曲线表示外还可用等寿命曲线来描述。该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。在工程应用中常将等寿命曲线用直线来近似替代。用A#G#C折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。A#G#直线的方程为:CG#直线的方程为:  ysigma为试件受循环弯曲应力时的材料常数其值由试验及下式决定:对于碳钢ysigmaasymp~对于合金钢ysigmaasymp~。 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算一、零件的极限应力线图由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。在不对称循环时Ksigma是试件与零件极限应力幅的比值。将零件材料的极限应力线图中的直线A#D#G#按比例向下移成为右图所示的直线ADG而极限应力曲线的CG部分由于是按照静应力的要求来考虑的故不须进行修正。这样就得到了零件的极限应力线图。机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算  进行零件疲劳强度计算时首先根据零件危险截面上的sigmamax及sigmamin确定平均应力sigmam与应力幅sigmaa然后在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应力点M或N。根据零件工作时所受的约束来确定应力可能发生的变化规律从而决定以哪一个点来表示极限应力。  机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种:应力比为常数:r=C平均应力为常数sigmam=C最小应力为常数sigmamin=C计算安全系数及疲劳强度条件为: 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算  若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用则应力sigma每循环一次对材料的损伤率即为N而循环了n次的sigma对材料的损伤率即为nN。如此类推循环了n次的sigma对材料的损伤率即为nNhelliphellip。当损伤率达到时材料即发生疲劳破坏故对应于极限状况有: 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算四、双向稳定变应力时的疲劳强度计算当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力sa和ta时由实验得出的极限应力关系式为:式中taprime及saprime为同时作用的切向及法向应力幅的极限值。  若作用于零件上的应力幅sa及ta如图中M点表示则由于此工作应力点在极限以内未达到极限条件因而是安全的。由于是对称循环变应力故应力幅即为最大应力。弧线AM#B上任何一个点即代表一对极限应力sigmaaprime及tauaprime。 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算五、提高机械零件疲劳强度的措施在综合考虑零件的性能要求和经 济性后采用具有高疲劳强度的材料并配以适当的热处理和各种 表面强化处理。适当提高零件的表面质量特别是提高有应力集中部位的表面加工质量必要时表面作适当的防护处理。尽可能降低零件上的应力集中的影响是提高零件疲劳强度的首要措施。尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。减载槽在不可避免地要产生较大应力集 中的结构处可采用减载槽来降 低应力集中的作用。 机械零件的抗断裂强度机械零件的抗断裂强度  在工程实际中往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂这种现象称为低应力脆断。对于高强度材料一方面是它的强度高(即许用应力高)另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此用传统的强度理论计算高强度材料结构的强度问题就存在一定的危险性。断裂力学mdashmdash是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。通过对大量结构断裂事故分析表明结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。 机机械零件的接触强度机械零件的接触强度当两零件以点、线相接处时其接触的局部会引起较大的应力。这局部的应力称为接触应力。接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的。挤压应力是面接触引起的应力是二向应力状态而接触应力是三向应力状态。接触应力的特点是:仅在局部很小的区域内产生很大的应力。式中rho和rho分别为两零件初始接触线处的曲率半径,其中正号用于外接触负号用于内接触。       对于线接触的情况其接触应力可用赫兹应力公式计算。 

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