ch16知識(shí)資料疲勞(3rd)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁(yè)/共頁(yè)第16章疲勞與斷裂16-3圖示疲勞試樣，由鋼制成，表面經(jīng)磨削加工，強(qiáng)度極限=600MPa，實(shí)驗(yàn)時(shí)承受對(duì)稱循環(huán)的軸向載荷作用，試決定試樣夾持部位圓角處的有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)。題16-3圖解：1.決定修正因數(shù)和有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)按照對(duì)稱拉-壓受載及的情況，查修正因數(shù)曲線，得 又按照及的情況，查有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)曲線，得 鋼材的 鋼材的用線性插值法，得鋼材的有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)為 2．決定有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)根據(jù)修正公式，得到該試樣夾持部位圓角處的有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)為 16-5圖示鋼軸，承受對(duì)稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力作用。鋼軸分離由合金鋼和碳鋼制成，前者的強(qiáng)度極限=1200MPa，后者的強(qiáng)度極限=700MPa，它們都是經(jīng)粗車(chē)制成。設(shè)疲勞安全因數(shù)nf=2，試計(jì)算鋼軸的許用應(yīng)力[]，并舉行比較。題16-5圖解：1.決定各影響因數(shù)按照，查得 按照及值，查得 鋼材的 鋼材的利用線性插值法，求得鋼材的 于是得及兩種鋼材的依次為 按照及值，查尺寸因數(shù)曲線，得 鋼材的 鋼材的利用線性插值法，可求得鋼材的尺寸因數(shù)為 按照值及粗車(chē)加工情況，由表面質(zhì)量因數(shù)曲線，查得 鋼材的 鋼材的2．計(jì)算兩種鋼軸的許用應(yīng)力參照疲勞極限與強(qiáng)度極限關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，我們?nèi)?于是得到兩種鋼軸的許用應(yīng)力依次為（對(duì)應(yīng)鋼材）（對(duì)應(yīng)鋼材）二者比較，值基本相同。由此可見(jiàn)，承受交變應(yīng)力作用的構(gòu)件，若無(wú)精細(xì)的表面加工，卻有應(yīng)力擴(kuò)散影響，采用高強(qiáng)度材料并無(wú)優(yōu)越性可言。16-7圖示帶橫孔的圓截面鋼桿，承受非對(duì)稱循環(huán)的軸向外力作用，該力的最大值為F，最小值為0.2F，材料的強(qiáng)度極限=500MPa，對(duì)稱循環(huán)下拉壓疲勞極限=150MPa，敏感因數(shù)=0.05，桿表面經(jīng)磨削加工，疲勞安全因數(shù)nf=1.7，試計(jì)算外力F的許用值。題16-7圖解：1.計(jì)算工作應(yīng)力 2．決定各影響因數(shù)按照和，由16章附表2查得 按照和及磨削加工情況，由尺寸與表面質(zhì)量因素曲線，依次查得 3．計(jì)算的許用值根據(jù)非對(duì)稱循環(huán)工作安全因素公式 可得 外力的許用值取為 16-8圖示矩形截面階梯形桿，承受對(duì)稱循環(huán)的軸向載荷作用。桿用Q275鋼制成，強(qiáng)度極限=550MPa，屈服應(yīng)力=275MPa，試?yán)妹舾邢禂?shù)q決定截面變化處的有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)。提醒：理論應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)可由第二章查得。題16-8圖解：1.求敏感系數(shù)q對(duì)于鋼材，敏感系素為 其中，為缺口的曲率半徑，本題；為材料常數(shù)，其值可由～曲線查得，據(jù)MPa之橫標(biāo)值查得，據(jù)查得，二者的平均值為 于是得 2．決定有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)按照及，查得理論應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)為 根據(jù)應(yīng)力擴(kuò)散因素與敏感因素的關(guān)系，得有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)為 16-9一圓柱形密圈螺旋彈簧，平均半徑R=20mm，彈簧絲直徑d=5mm，彈簧承受交變壓力F作用，其最大值Fmax=300N，最小值Fmin=100N，彈簧用合金鋼制成，強(qiáng)度極限=1200MPa，疲勞極限=300MPa，敏感因數(shù)=0.1，表面質(zhì)量因數(shù)可取為1，試決定彈簧的工作安全因數(shù)。解：1.計(jì)算彈簧的工作應(yīng)力因?yàn)?得簧絲中的切應(yīng)力為 2．決定各影響因數(shù)因?yàn)榛山z為等截面桿，無(wú)應(yīng)力擴(kuò)散問(wèn)題，故取 因?yàn)榛山z直徑d<10mm，故取 3．計(jì)算彈簧的工作安全因數(shù)根據(jù)非對(duì)稱循環(huán)工作安全因數(shù)公式，得 16-10圖示活塞銷(xiāo)，承受交變外力F作用，該力在最大值Fmax=52kN和最小值Fmin=-11.5kN之間變化，活塞銷(xiāo)用鉻鎳合金鋼制成，強(qiáng)度極限=960MPa，彎曲疲勞極限=430MPa，敏感因數(shù)=0.1，活塞銷(xiāo)表面經(jīng)磨削加工，試計(jì)算活塞銷(xiāo)的工作安全因數(shù)。題16-10圖解：1．外力分析活塞銷(xiāo)所受外力如題圖所示，均布載荷集度為 2．內(nèi)力分析3．工作應(yīng)力計(jì)算 4．決定各影響因數(shù)按照，查得 鋼材的 鋼材的利用線性插值法，得鋼材的尺寸因數(shù)為 此外，按照構(gòu)件形狀和表面加工情況，可以決定有效應(yīng)力擴(kuò)散因數(shù)和表面質(zhì)量因數(shù)，其值依次為 5．計(jì)算工作安全因數(shù) 16-12一階梯形圓截面軸，粗、細(xì)兩段的直徑分離為D=50mm和d=40mm，過(guò)渡處的圓角半徑R=2mm，危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力為同相位的交變彎矩和交變扭矩，彎矩的最大值為Mmax=200N·m、最小值為Mmin=-200N·m，扭矩的最大值為T(mén)max=500N·m、最小值為T(mén)min=250N·m。軸用碳鋼制成，其強(qiáng)度極限=500MPa，彎曲疲勞極限=200MPa，扭轉(zhuǎn)疲勞極限=115MPa，敏感因數(shù)，軸表面經(jīng)磨削加工，疲勞安全因數(shù)nf=2。試校核危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度