第3章機械零件強度

§1疲勞斷裂特征§2疲勞曲線和疲勞極限應(yīng)力§3影響機械零件疲勞強度的主要因素第三章機械零件的強度§4許用疲勞極限應(yīng)力圖

1、斷裂過程：第一階段：零件表面上應(yīng)力較大處產(chǎn)生初始裂紋，形成疲勞源；第二階段：在切應(yīng)力作用下發(fā)生反復(fù)塑性變形，使裂紋擴展直至產(chǎn)生疲勞斷裂?！?疲勞斷裂特征

2、疲勞斷裂截面：由表面光滑的疲勞發(fā)展區(qū)和粗糙的脆性斷裂區(qū)組成.初始裂紋疲勞區(qū)(光滑)粗糙區(qū)軸

1.疲勞極限(rN或rN):

在循環(huán)特性r一定的變應(yīng)力作用下,經(jīng)過N次循環(huán)作用而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞極限?！?疲勞曲線和疲勞極限應(yīng)力2.疲勞壽命（N）:材料疲勞失效前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N。3.疲勞曲線(

σ

—N)

:N與rN或

rN之間的關(guān)系曲線。一、基本概念疲勞曲線二、σ-N疲勞曲線s－N疲勞曲線

1.有限壽命區(qū):①低周循環(huán)疲勞：即N<103(104)。

疲勞極限較高，接近屈服極限，可按靜應(yīng)力強度計算。疲勞曲線

機械零件的疲勞大多發(fā)生在σ

－N曲線的CD段。s－N疲勞曲線

②高周循環(huán)疲勞：當(dāng)N>103(104)時，隨N↑疲勞極限↓疲勞曲線s－N疲勞曲線

疲勞曲線方程：N：應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N0：循環(huán)基數(shù)

m—指數(shù)與應(yīng)力、材料的種類有關(guān)鋼m=9—拉、彎應(yīng)力、剪應(yīng)力m=6—接觸應(yīng)力青銅m=9—彎曲應(yīng)力m=8—接觸應(yīng)力在CD段，即：疲勞曲線s－N疲勞曲線

有限壽命區(qū)間內(nèi)N與疲勞極限σ

rN的關(guān)系為：壽命系數(shù)：或疲勞曲線D點以后的疲勞曲線呈一水平線，為無限壽命區(qū)。其方程為：

s－N疲勞曲線

2.無限壽命區(qū):極限應(yīng)力線圖三、疲勞極限應(yīng)力圖

相同的循環(huán)次數(shù)N，不同的循環(huán)特性r，有不同的疲勞極限，用疲勞極限應(yīng)力圖表示。極限應(yīng)力線圖材料的疲勞特性三、疲勞極限應(yīng)力圖

靜強度極限點：對稱循環(huán)點：脈動循環(huán)點：極限應(yīng)力線圖材料的疲勞特性

塑性材料疲勞極限應(yīng)力圖的簡化考慮塑性材料的最大應(yīng)力不得超過屈服極限，由屈服極限點S作135°斜線與AB連線的延長線交于E，得折線ABES，其上各點：橫坐標為極限平均應(yīng)力：縱坐標為極限應(yīng)力幅：極限應(yīng)力線圖材料的疲勞特性

塑性材料疲勞極限應(yīng)力圖的簡化用AES折線表示零件材料的極限應(yīng)力圖,是其中一種近似方法。極限應(yīng)力線圖

3影響零件疲勞強度的主要因素1、應(yīng)力集中的影響：幾何形狀突然變化處來考慮應(yīng)力集中對疲勞強度的影響用有效應(yīng)力集中系數(shù)q:考慮材料對應(yīng)力集中感受程度的敏感系數(shù)。

考慮零件幾何形狀的理論應(yīng)力集中系數(shù)極限應(yīng)力線圖

2、尺寸的影響：尺寸系數(shù)：零件尺寸愈大，材料的晶粒較粗，出現(xiàn)缺陷的概率大，機械加工后表面冷作硬化層相對較薄，對零件疲勞強度的不良影響愈顯著極限應(yīng)力線圖

3、表面狀態(tài)的影響零件加工表面質(zhì)量對疲勞強度的影響可以用表面狀態(tài)系數(shù)來表示極限應(yīng)力線圖

4、綜合影響系數(shù)應(yīng)力集中、零件尺寸和表面狀態(tài)都只對應(yīng)力幅有影響，對平均應(yīng)力沒有明顯影響。極