机械设计第三章.

第3章机械零件的疲劳强度Page2第3章机械零件的疲劳强度3.1疲劳断裂特征疲劳断裂分为两个阶段：第一阶段产生初始裂纹，形成疲劳源；第二阶段裂纹扩展发生断裂。材料在变应力的作用下，表面上萌生初始裂纹，形成裂纹源。随着应力循环次数的增加，裂纹沿尖端逐渐扩展。当截面面积小到某一临界值时，零件就会突然发生脆性断裂。初始裂纹疲劳区(光滑)粗糙区轴Page33.2.1疲劳曲线lgNrNlg)4(30lgNrlgABlgNrNlg)4(30lgNrlgAB曲线N第3章机械零件的疲劳强度3.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page4第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线lgNrNlg)4(30lgNrlgABlgNrNlg)4(30lgNrlgAB●符号意义：310lglgN—循环次数—应力循环特性rN0N—持久疲劳极限—应力—循环基数—疲劳极限rNr3.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page5第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线lgNrNlg)4(30lgNrlgABlgNrNlg)4(30lgNrlgAB有限寿命区间无限寿命区间rrN310lglgN3.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page6第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线lgNrNlg)4(30lgNrlgABlgNrNlg)4(30lgNrlgAB有限寿命区间无限寿命区间低周循环疲劳高周循环疲劳CNmrNSlglgNrNlg)4(30lgNrlgABlgNrNlg)4(30lgNrlgABSrN310lglgN3.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page7第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线寿命系数（1）钢硬度≤350HB1.循环基数N0（2）钢硬度＞350HB（3）有色金属76010~10N7701025~1010N701025NrNrNKmNNNK0●几点说明：在计算寿命系数KN时，认定N0=1073.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page8第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线●几点说明：（1）钢硬度≤350HB1.循环基数N0（2）钢硬度＞350HB（3）有色金属lgNrNlg710lgrlg7010NN7010NN10mNNNK1NK0NN令寿命系数rNrNKmNNNK03.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page9第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线●几点说明：（1）钢硬度≤350HB1.循环基数N0（2）钢硬度＞350HB（3）有色金属lgNrNlg)1025lg(7rlg710lg710N77102510N1NK71025N71025N令cKN1NK710N1NK寿命系数rNrNKmNNNK03.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page10第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线●几点说明：（1）钢硬度≤350HB1.循环基数N0（2）钢硬度＞350HB（3）有色金属lgNrNlg)1025lg(7rlg710lg寿命系数rNrNKmNNNK03.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page11第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线●几点说明：2.指数m与零件的材料和应力状态有关钢材，受弯曲应力时m=9，受表面接触应力时，m=6。青铜，受弯曲应力时m=9，受表面接触应力时，m=8。寿命系数rNrNKmNNNK03.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page12第3章机械零件的疲劳强度3.2.1疲劳曲线●几点说明：3.不同循环特性下的曲线状态lgNrNlgr1=-1r2=0r3=0.5寿命系数rNrNKmNNNK03.2疲劳曲线和疲劳极限应力图Page133.2.2疲劳极限应力图第3章机械零件的疲劳强度3.2疲劳曲线和疲劳极限应力图ABES),0(1)2,2(00)0,(S疲劳极限曲线屈服极限曲线疲劳失效区塑性失效区OPage143.3.1应力集中影响第3章机械零件的疲劳强度3.3影响机械零件疲劳强度的主要因素)1(1Kq越大，应力集中越严重，对疲劳强度的不良影响越显著KPage153.3.2尺寸影响第3章机械零件的疲劳强度3.3影响机械零件疲劳强度的主要因素零件尺寸越大，越小，对疲劳强度的不良影响越显著Page163.3.3表面状态影响第3章机械零件的疲劳强度3.3影响机械零件疲劳强度的主要因素表面越粗糙，越小，对疲劳强度的不良影响越显著Page173.3.4综合影响系数第3章机械零件的疲劳强度3.3影响机械零件疲劳强度的主要因素k)k(Da对有影响m对没有影响Page18第3章机械零件的疲劳强度3.4许用疲劳极限应力图ABESEBA),0(1)2,2(00)0,(S))(,0(1DNKK))(2,2(10DNNKKKD)k(amNk简化疲劳极限曲线许用疲劳极限曲线Page19第3章机械零件的疲劳强度3.4许用疲劳极限应力图ABESEBA),0(1)2,2(00)0,(S))(,0(1DNKK))(2,2(10DNNKKK),(amC),(amCcrPage20第3章机械零件的疲劳强度3.4许用疲劳极限应力图SBA),(amC),(amCcmmPage21第3章机械零件的疲劳强度3.4许用疲劳极限应力图SBA),(amC),(amCcminmin45Page22第3章机械零件的疲劳强度3.4许用疲劳极限应力图3.4.1稳定变应力和非稳定变应力稳定变应力非稳定变应力规律性随机性变应力Page23第3章机械零件的疲劳强度3.5稳定变应力时安全系数的计算3.5.2复合应力状态时的安全系数1、塑形材料时只受弯矩aDNaKKSS)(11r只受扭矩aDNaKKSS)(1复合状态][22SSSSSS(3.20)Page24第3章机械零件的疲劳强度3.5稳定变应力时安全系数的计算3.5.2复合应力状态时的安全系数2、低塑形和脆性材料时][SSSSSSPage25第3章机械零件的疲劳强度3.6规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度3.6.1疲劳损伤积累假说疲劳损伤积累假说的表达式1NNNNNN1nn2211niiiNNF损伤率iiiNNFPage26第3章机械零件的疲劳强度3.6规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度3.6.2等效稳定变应力和寿命系数vvniiiNNNNnn22111NNNNNN0NNNmrvmvimi0)(NNmiri0)(NNmvrv(1)(2)(3)Page27第3章机械零件的疲劳强度3.6规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度3.6.2等效稳定变应力和寿命系数imnivivNN1)(rNrmv0rvkNNmn1iimvi0mv0NNNNNk