机械设计课件第八版全套电子课件教案完整版濮良贵.ppt

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;四、疲劳曲线（对称循环变应力的?—N曲线） 疲劳曲线的定义：表示应力循环次数N与疲劳极限的关系曲线。 ; 曲线上各点表示在相应的循环次数下，不产生疲劳失效的最大应力值，即疲劳极限应力。从图上可以看出，应力愈高，则产生疲劳失效的循环次数愈少。 在作材料试验时，常取一规定的应力循环次数N0，称为循环基数，把相应于这一循环次数的疲劳极限，称为材料的持久疲劳极限，记为?－1（或?r）。; 疲劳曲线可分成两个区域：有限寿命区和无限寿命区。所谓“无限”寿命，是指零件承受的变应力水平低于或等于材料的疲劳极限?－1，工作应力总循环次数可大于N0，零件将永远不会产生破坏。 在有限寿命区的疲劳曲线上，N<N0所对应的各点的应力值，为有限寿命条件下的疲劳极限。 对低碳钢而言，循环基数N0=106～107； 对合金钢及有色金属，循环基数N0=108或（5×108）； 变应力?与在此应力作用下断裂时的循环次数N之间有以下关系式： ; s－1 — r=-1时持久疲劳极限应力； N0 —循环基数； 由上式，对于不同的应力水平，可写出下式：;例题2-1： 某零件采用塑性材料，s－1=268N/mm2（N0=107，m=9），当工作应力smax=240 （或300）N/mm2，r=－1，试按下述条件求材料的疲劳极限应力，并在s—N曲线上定性标出极限应力点和工作应力点，Sca。 （1）N=N0 （2）N=106 解： ; ;五、（非对称循环变应力的）极限应力图 以上所讨论的s—N曲线，是指对称应力时的失效规律。对于非对称的变应力，必须考虑循环特性r对疲劳失效的影响。 在作材料试验时，通常是求出对称循环及脉动循环的疲劳极限s－1及s0，把这两个极限应力标在sm—sa坐标上（图2-3）。; 连接A?、D?得直线A?D?。由于这条直线与不同循环特性时进行试验所求得的疲劳极限应力曲线非常接近，所以直线A?D?上任何一点都代表了一定循环特性时的疲劳极限。 横轴上任何一点都代表应力幅等于零的应力，即静应力。取C点的坐标值等于材料的屈服极限ss，并自C点作一直线与直线C0成45?夹角，交A?D?延长线于G?，则CG?上任何一点均代表 的变应力状况。; ; 下面推导非对称循环变应力时机械零件的疲劳强度计算式： 在极限应力线图的坐标上即可标示出相应于?m及?a的一个工作应力点M（或者N）见图5。;a） 变应力的循环特性保持不变，即r=C（例如绝大多数转轴中的应力状态）； ;C）变应力的最小应力保持不变，即?min=C（例如紧螺栓联接中螺栓受轴向变载时的应力状态）。 ; 因此，在图6中，从坐标原点引射线通过工作应力点M（或N），与极限应力曲线交于M1?（或N1?），得到0M1?（或0N1?），则在此射线上任何一个点所代表的应力循环都具有相同的循环特性。; 于是，安全系数计算值Sca及强度条件为：;2、?m=C的情况 当?m=C时，需找到一个其平均应力与工作应力的平均应力相同的极限应力。在图7中，通过M（或N）点作纵轴的平行线MM2?（或NN2?），则此线上任何一点代表的应力循环都具有相同的平均应力值。 ;3、?min=C的情况 当?min=C时，需找到一个其最小应力与工作应力的最小应力相同的极限应力。;六、影响疲劳强度的因素 1、应力集中的影响 定义：几何形状突然变化产生的应力。零件上的应力集中源如键槽、过渡圆角、小孔等以及刀口划痕存在，使疲劳强度降低。计算时用应力集中系数k?（见表1-2、3、4）。 ;3、表面质量的影响 表面粗糙度越低，应力集中越小，疲劳强度也越高。 ??—表面质量系数，见表1-6、8 以上三个系数都是对极限应力有所削弱的。 4、表面强化的影响 可以大幅度地提高零件的疲劳强度，延长零件的疲劳寿命。计算时用强化系数?q考虑其影响。 ?q—强化系数，可以加大极限应力， 见表1-7 。 由于零件的几何形状的变化，尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳强度极限要小于材料试件的