第三章 零件的強(qiáng)度

機(jī)械零件的強(qiáng)度材料的疲勞破壞理論零件的疲勞強(qiáng)度計算CHAPTER3材料的疲勞強(qiáng)度SECTION1一、應(yīng)力應(yīng)力分類靜應(yīng)力變應(yīng)力：穩(wěn)定、非穩(wěn)定

3-1材料的疲勞強(qiáng)度1、靜應(yīng)力：大小基本不隨時間變化的應(yīng)力。穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力σmax─最大應(yīng)力；σmin─最小應(yīng)力σm─平均應(yīng)力；σa─應(yīng)力幅值r─應(yīng)力比（循環(huán)特性）2、變應(yīng)力1）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力：大小隨時間呈穩(wěn)定的周期性變化。定義：則：一、應(yīng)力

3-1材料的疲勞強(qiáng)度靜應(yīng)力（可看作循環(huán)應(yīng)力的一個特例）對稱循環(huán)脈動循環(huán)常見的穩(wěn)定循環(huán)應(yīng)力對稱循環(huán)應(yīng)力（r=-1）

脈動循環(huán)應(yīng)力（r=0）注：靜應(yīng)力只在靜載荷作用下產(chǎn)生，循環(huán)應(yīng)力可由變載荷產(chǎn)生，也可由靜載荷產(chǎn)生。2、變應(yīng)力一、應(yīng)力

3-1材料的疲勞強(qiáng)度1）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力：循環(huán)變應(yīng)力的五個參數(shù)中的任意兩個即可以確定出變應(yīng)力類型和特征。幾種典型的變應(yīng)力的循環(huán)特征和應(yīng)力特點見下表：循環(huán)應(yīng)力名稱循環(huán)特征應(yīng)力特點對稱循環(huán)r=-1σa=σmax=-σmin，σm=0脈動循環(huán)r=0非對稱循環(huán)-1＜r＜1靜應(yīng)力r=1σa=0，σm=σmax=σmin一、應(yīng)力2、變應(yīng)力

3-1材料的疲勞強(qiáng)度1）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力：2）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力按一定規(guī)律周期性變化，且應(yīng)力幅度也按一定規(guī)律周期性變化。如專用機(jī)床的主軸、高爐上料機(jī)構(gòu)的零件等所受變應(yīng)力。（2）隨機(jī)性非穩(wěn)定變應(yīng)力應(yīng)力的變化不呈周期性，而帶有偶然性。如作用在汽車行駛部分零件上的應(yīng)力一、應(yīng)力（1）規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力

3-1材料的疲勞強(qiáng)度2、變應(yīng)力§2-1概述二、材料的疲勞破壞疲勞破壞：材料在較小循環(huán)應(yīng)力作用下，應(yīng)力的每次循環(huán)仍然會對材料造成輕微損傷，并隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而累積。當(dāng)損傷累積到一定程度時，零件的表面或內(nèi)部將形成裂紋并逐漸擴(kuò)展，直至產(chǎn)生完全斷裂。疲勞破壞是循環(huán)應(yīng)力作用下零件的主要失效形式。1、疲勞破壞的特點a）產(chǎn)生疲勞破壞的應(yīng)力水平低；b）斷口通常沒有顯著的塑性變形，更具突然性，更危險；c）是一個損傷累積的過程：裂紋形成-擴(kuò)展-瞬間斷裂。

3-1材料的疲勞強(qiáng)度概述22、疲勞斷口：分為兩個區(qū)：疲勞區(qū)和脆性斷裂區(qū)。脆斷（粗糙）區(qū)疲勞（光滑）區(qū)疲勞源壟溝紋疲勞紋粗糙區(qū)光滑區(qū)

3-1材料的疲勞強(qiáng)度二、材料的疲勞破壞§2-2疲勞曲線和極限應(yīng)力圖4、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)。3、材料的疲勞極限σrN

：試件在循環(huán)特性為r的循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)N

次應(yīng)力循環(huán)后，材料不發(fā)生疲勞破壞時所能承受的最大應(yīng)力（也稱為極限應(yīng)力，σmax）。

3-1材料的疲勞強(qiáng)度二、材料的疲勞破壞§2-2疲勞曲線和極限應(yīng)力圖三、疲勞曲線疲勞曲線：通過疲勞試驗獲得的，表征材料疲勞性能的曲線。標(biāo)準(zhǔn)試件：無尺寸變化，表面磨削或拋光，

7~10

3-1材料的疲勞強(qiáng)度σ－N疲勞曲線r=CN1、σ-N疲勞曲線：在一定應(yīng)力比的應(yīng)力作用下，通過疲勞試驗獲得的表征材料疲勞極限與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。1）靜應(yīng)力破壞區(qū)：AB段，N小于1032）應(yīng)變（低周）疲勞區(qū)：BC段，N介于103至104曲線上任意一點的疲勞極限用σrN表示，r代表循環(huán)特性（應(yīng)力比），N代表相應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（壽命）

3-1材料的疲勞強(qiáng)度三、疲勞曲線由于應(yīng)力較大，疲勞破壞時，材料已經(jīng)出現(xiàn)局部塑性變形σ－N疲勞曲線r=CN3）無限壽命區(qū)：D點后的水平直線。ND大致為106～25×107，有時很大。常規(guī)定一個循環(huán)基數(shù)N0代替ND（鋼材：N0=（1～10）106）

，其對應(yīng)的疲勞極限為σrN0，簡寫為σr4）有限壽命區(qū)：CD段（N＜N0）任意一點疲勞極限稱為有限疲勞極限。當(dāng)材料受到的工作應(yīng)力為σrN時，在疲破壞之前，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N。有限壽命段和無限壽命段統(tǒng)稱高周疲勞。

3-1材料的疲勞強(qiáng)度三、疲勞曲線1、σ-N疲勞曲線：當(dāng)變應(yīng)力的最大值不大于D點應(yīng)力時，材料不會發(fā)生疲勞破壞。σrND是表征材料疲勞強(qiáng)度的重要指標(biāo)，是疲勞設(shè)計的基本依據(jù)。有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)σrND(σr)4）有限壽命區(qū):CD段（N＜N0）m為材料常數(shù)，對鋼材，m=6～20，N0=（1～10）106

3-1材料的疲勞強(qiáng)度三、疲勞曲線1、σ-N疲勞曲線：σrCD曲線方程因此曲線表征了最大應(yīng)力（σmax=σm+σa）與應(yīng)力比（r=(σm-σa)/(σm+σa)）的關(guān)系2、等壽命疲勞曲線（極限應(yīng)力曲線）循環(huán)變應(yīng)力的應(yīng)力比不同，對疲勞破壞的影響是不同的。曲線的三個特征點：曲線上不同的點代表不同的應(yīng)力比的疲勞極限應(yīng)力。A’和D’分別代表對稱循環(huán)和脈動循環(huán)變應(yīng)力，C代表屈服極限（靜應(yīng)力）。這三個點可以通過試驗獲得。上圖隱含了循環(huán)基數(shù)為N0

3-1材料的疲勞強(qiáng)度三、疲勞曲線在一定的壽命N下，通過試驗獲得的材料疲勞極限應(yīng)力幅與平均應(yīng)力的關(guān)系曲線。σaσmσSσ-145?

N=C1）等壽命疲勞曲線的簡化連接特征點A'D'并延長，與過C且與CO夾45°角的射線相交于G′σaσmσS

45?

σ-1OA’σ0/2σ0/245?

D’G’C2）簡化后的直線方程直線上任意點坐標(biāo)為(σ’m

，σ’a

)A'G'線σ’m

、σ’a：試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時疲勞極限的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅值：試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時的材料常數(shù)。對碳鋼取0.1～0.2，對合金鋼取0.2～0.3CG線一般按靜強(qiáng)度計算

3-1材料的疲勞強(qiáng)度2、等壽命疲勞曲線（極限應(yīng)力曲線）三、疲勞曲線機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度SECTION23-2

機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度一、影響零件的疲勞極限的因素零件的幾何形狀、尺寸大小、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等與試件有區(qū)別，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。1、綜合影響系數(shù)Ｋσ在不對稱循環(huán)應(yīng)力作用下時，Ｋσ是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值。在對稱循環(huán)應(yīng)力作用下，綜合影響系數(shù)等于材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限σ-1與零件的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限為σ-1e

之比因此kσ

—有效應(yīng)力集中系數(shù)；βσ—表面質(zhì)量系數(shù)；εσ—尺寸系數(shù)；βq—強(qiáng)化系數(shù)。2、零件的極限應(yīng)力線圖零件的極限應(yīng)力線圖由AGC表示。其中AG線是A’G’按比例向下平移得到，CG線按靜應(yīng)力考慮，不需修正A(0，σ-1/Kσ)，D(σ0/2,σ0/2Kσ)故有：

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度一、影響零件的疲勞極限的因素σaσmＯ材料σSσ-1D’A’G’Cσ-1\Ｋσσ0/2σ0/2ＫσDAG45?

σ-1e零件1）直線AＧ的方程：根據(jù)A、D兩點坐標(biāo)，AＧ的方程為σ’ae

——零件所受極限應(yīng)力幅；σ’me

——零件所受極限平均應(yīng)力；φσe——零件受彎曲的材料特性；σaσmＯσSCσ-1\Ｋσσ0/2σ0/2ＫσDAG45?

σ-1e3、零件的極限應(yīng)力線方程一、影響零件的疲勞極限的因素或

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度3、零件的極限應(yīng)力線方程一、影響零件的疲勞極限的因素2）直線CＧ的方程為σaσmＯσSCσ-1\Ｋσσ0/2σ0/2ＫσDAG45?

σ-1e

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度3）對于切應(yīng)力同樣有如下方程其中系數(shù)的含義與彎曲應(yīng)力相對應(yīng)。2、零件的極限應(yīng)力線圖一、影響零件的疲勞極限的因素

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度簡圖應(yīng)力公稱應(yīng)力公式（拉伸、彎曲）或（扭轉(zhuǎn)剪切）拉伸r/dD/d∞2.001.501.301.201.101.051.031.021.010.042.702.372.151.941.700.102.452.392.332.272.182.011.811.681.581.420.152.082.041.991.951.901.781.641.551.471.330.201.861.831.801.771.731.651.541.461.401.280.251.721.691.671.651.621.551.461.401.341.240.301.611.591.581.551.531.471.401.361.311.22Ddr附表3-1軸上環(huán)槽處的理論應(yīng)力集中系數(shù)

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度簡圖應(yīng)力公稱應(yīng)力公式（拉伸、彎曲）或（扭轉(zhuǎn)剪切）彎曲r/dD/d∞2.001.501.301.201.101.051.031.021.010.042.832.792.742.702.612.452.222.021.881.660.101.991.981.961.921.891.811.701.611.531.410.151.751.741.721.701.691.631.561.491.421.330.201.611.591.581.571.561.511.461.401.341.270.251.491.481.471.461.451.421.381.341.291.230.301.411.411.401.391.381.361.331.291.241.21Ddr附表3-1軸上環(huán)槽處的理論應(yīng)力集中系數(shù)

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度簡圖應(yīng)力公稱應(yīng)力公式（拉伸、彎曲）或（扭轉(zhuǎn)剪切）扭轉(zhuǎn)剪切r/dD/d∞2.001.301.201.101.051.021.010.041.971.931.891.851.741.611.451.330.101.521.511.481.461.411.351.271.200.151.391.381.371.351.321.271.211.160.201.321.311.301.281.261.221.181.140.251.271.261.251.241.221.191.161.130.301.221.221.211.201.191.171.151.12Ddr附表3-1軸上環(huán)槽處的理論應(yīng)力集中系數(shù)

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.100.51.01.52.02.53.03.54.0幾何不連續(xù)處的圓角半徑r/mmα——理論應(yīng)力集中系數(shù)

qσ——應(yīng)力集中敏性系數(shù)qσ(qτ)有效應(yīng)力集中系數(shù)kσ

980(840)420700(560)350560(420)1400(1250)MPa簡圖應(yīng)力公稱應(yīng)力公式（拉伸、彎曲）或（扭轉(zhuǎn)剪切）拉伸r/dD/d2.001.501.301.201.151.101.071.051.021.010.042.802.572.392.282.141.991.921.821.561.420.101.991.891.791.691.631.561.521.461.331.230.151.771.681.591.531.481.441.401.361.261.180.201.631.561.491.441.401.371.331.311.221.150.251.541.491.431.371.341.311.291.271.201.130.301.471.431.391.331.301.281.261.241.191.12附表3-2軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)Ddr

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度簡圖應(yīng)力公稱應(yīng)力公式（拉伸、彎曲）或（扭轉(zhuǎn)剪切）彎曲r/dD/d6.03.02.01.501.201.101.051.031.021.010.042.592.402.332.212.092.001.881.801.721.610.101.881.801.731.681.621.591.531.491.441.360.151.641.591.551.521.481.461.421.381.341.260.201.491.461.441.421.391.381.341.311.271.200.251.391.371.351.341.331.311.291.271.221.170.301.321.311.301.291.271.261.251.231.201.14附表3-2軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)Ddr

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度簡圖應(yīng)力公稱應(yīng)力公式（拉伸、彎曲）或（扭轉(zhuǎn)剪切）扭轉(zhuǎn)剪切r/dD/d2.01.331.201.090.041.841.791.661.320.101.461.411.331.170.151.341.291.231.130.201.261.231.171.110.251.211.181.141.090.301.181.161.121.09附表3-2軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)Ddr

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度

d/D0.00.050.100.150.200.250.30d/D0.00.050.100.150.200.250.303.02.462.252.132.031.961.892.01.781.661.571.501.461.42附表3-3軸上橫向孔處的理論集中系數(shù)DdMMDdTT公稱扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公稱彎曲應(yīng)力

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度外花鍵的有效應(yīng)力集中系數(shù)

kσ1.351.451.551.601.651.701.721.75軸的材料σB/Mpa

4005006007008009001000

1200矩形齒2.12.252.362.452.552.652.702.8漸開線形齒1.41.431.461.491.521.551.581.6kτ公稱直徑12mm的普通螺紋的拉壓有效應(yīng)力集中系數(shù)

kσ3.03.94.85.2軸的材料σB/Mpa

4006008001000

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度DDd1.00.90.80.7020406080100120140ετ圓截面鋼材的扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)D/mm1.21.11.00.90.80.70.60.5020406080100120140鋼材的尺寸與截面形狀εσD/mmhhd=0d/D=0.60.70.80.9h螺紋聯(lián)接的尺寸系數(shù)

10.810.760.710.680.630.600.570.540.520.50直徑d/mm≤1620242832404856647280

εσεσ零件與軸過盈配合處的kσ/εσH7/r62.252.502.753.003.253.503.754.25直徑d/mm配合40050060070080090010001200σb/MPaH7/k61.691.882.062.252.442.632.823.19H7/h61.461.631.791.952.112.282.442.76H7/r62.753.053.363.663.964.284.605.20H7/k62.062.282.522.762.973.203.453.90H7/h61.801.982.182.382.572.783.003.40H7/r62.953.283.603.944.254.604.905.60H7/k62.222.462.702.963.203.463.984.20H7/h61.922.132.342.562.763.003.183.643050>1001.00.80.60.40.2400600800100012001400

σB/MPaβσ精車粗車未加工磨削拋光鋼材的表面質(zhì)量系數(shù)βσ

表面高頻淬火的強(qiáng)化系數(shù)βq

7~201.3~1.630~401.2~1.57~201.6~2.830~401.5~5試件種類試件直徑/mm無應(yīng)力集中有應(yīng)力集中βq化學(xué)熱處理的強(qiáng)化系數(shù)βq

5~151.15~1.2530~401.10~1.155~151.9~3.030~401.3~2.0化學(xué)熱處理方法試件種類試件直徑/mmβq

無應(yīng)力集中有應(yīng)力集中8~151.2~2.130~401.1~1.58~151.5~2.530~401.2~2.0無應(yīng)力集中有應(yīng)力集中氮化，膜厚0.1~0.4mm硬度>HRC64滲炭，膜厚0.2~0.6mm氰化，膜厚0.2mm無應(yīng)力集中101.8

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度表面硬化加工的強(qiáng)化系數(shù)βq

7~201.2~1.430~401.1~1.257~201.5~2.230~401.3~1.8加工方法試件種類試件直徑/mmβq

無應(yīng)力集中有應(yīng)力集中7~201.1~1.330~401.1~1.27~201.4~2.530~401.1~1.5無應(yīng)力集中有應(yīng)力集中滾子碾壓

噴丸

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度M二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算1、根據(jù)零件危險截面上的σmax

及σmin確定σm與σa，并在極限應(yīng)力線圖的坐標(biāo)中標(biāo)示出相應(yīng)工作應(yīng)力點M（或N）。σaσmOσSCAGσ-1eD2、在極限應(yīng)力曲線AGC上確定工作應(yīng)力點對應(yīng)的疲勞極限應(yīng)力點M’或N’

的應(yīng)力(σ’m，σ’a

)

。M’或N’的位置確定與循環(huán)應(yīng)力變化規(guī)律有關(guān)。典型應(yīng)力變化規(guī)律:應(yīng)力比為常數(shù)r=C；平均應(yīng)力為常數(shù)σm=C；最小應(yīng)力為常數(shù)σmin=Cσaσm3、計算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為零件疲勞強(qiáng)度計算步驟N

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度σ’meσ’aeσaσmOCAGσ-1e

D1、r=常數(shù)（如轉(zhuǎn)軸）

通過聯(lián)立直線OM和AG的方程可求解M’1點的坐標(biāo)為故作射線OM交AG于M’1

，OM’1線上任意一點的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的應(yīng)力比。M’1（σ’me

，σ’ae）為極限應(yīng)力點，其坐標(biāo)值之和就是對應(yīng)于M點的極限應(yīng)力σ’max。σSσaσmMM’11）對M點。

r為常數(shù)時，因：二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度M點強(qiáng)度計算公式：2）對N點，其極限應(yīng)力點N’1位于直線CG上

工作應(yīng)力為N點時，首先發(fā)生的是屈服失效。故只需要進(jìn)行靜強(qiáng)度計算即可。N點強(qiáng)度計算公式為σ’aeσ-1eσaσmOCADσｓGσ’meσ’aeσaσmN

N’1在循環(huán)特性r=常數(shù)的條件下，凡工作應(yīng)力點落在OGC區(qū)域內(nèi)，極限應(yīng)力均為屈服極限，只需要進(jìn)行靜強(qiáng)度計算。二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算1、r=常數(shù)（如轉(zhuǎn)軸）

由于

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度2、σm=常數(shù)

(如振動中的彈簧）

1）對M點：過M點作縱軸平行線交AG于M’2，該線上任意一點所代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的平均應(yīng)力值。σaσmσ-1eσaσmOCADσｓGMM’2聯(lián)立直線MM’2和AG的方程可求解M’2點的坐標(biāo)為計算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度2）對N點，極限應(yīng)力為直線CG上N’2點。故只要進(jìn)行靜強(qiáng)度計算。σaσmσ-1eσa

σmOCADσs

GNN’2強(qiáng)度條件為二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算2、σm=常數(shù)

(如振動中的彈簧）

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度3、σmin=常數(shù)（如螺栓連接）σ-1eσa

σmOCAσs

GMM’3在AG上確定M’3，使其σ’min=σmin

：因為σmin=σm-σa=C過M點作45?直線，其上任意一點所代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的最小應(yīng)力。M’3位置如圖。σminM45?

L二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算45?

JIσ-1eσaσmOCAσSG

D過O、G兩點分別作45?直線，使安全工作區(qū)分為OAD、ODGI、GCI三個區(qū)域。

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度在OAD區(qū)域內(nèi)，最小應(yīng)力均為負(fù)值，在實際機(jī)器中極少出現(xiàn)，故不予討論。ILQPσ-1eσaσmOCAσSGσminMMM’3

D在GCI區(qū)域內(nèi)，極限應(yīng)力為屈服極限。按靜強(qiáng)度處理：在ODGI區(qū)域內(nèi)，極限應(yīng)力才在疲勞極限應(yīng)力曲線上。通過聯(lián)立直線MM’3和AG的方程可求解M’3點的坐標(biāo)值后，可得到計算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算3、σmin=常數(shù)（如螺栓連接）σminP<0

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度4、等效對稱循環(huán)變應(yīng)力5、較短使用期限時零件的疲勞強(qiáng)度計算當(dāng)r=C時，M點強(qiáng)度條件為直線AG的方程為可以將上式分母視為與M點不對稱循環(huán)變應(yīng)力等效的對稱循環(huán)變應(yīng)力的應(yīng)力幅，這稱為應(yīng)力的等效轉(zhuǎn)化。記作當(dāng)零件的循環(huán)次數(shù)104<N<N0時，前述強(qiáng)度條件式中，要用σrN代替σr，此時Sca增大二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算σ’meσ’aeσaσmOCAGσ-1e

DσSσaσmMM’1

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度非規(guī)律性1、規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力三、單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算上圖中，各應(yīng)力均為對稱循環(huán)或等效對稱循環(huán)變應(yīng)力。σ1

循環(huán)n1次，單獨在σ1作用下，壽命為N1；其余類推。σ4低于σ-1∞，壽命為無窮大。不穩(wěn)定變應(yīng)力規(guī)律性

用統(tǒng)計方法進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計算

按損傷累積假說進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計算如汽車鋼板彈簧的載荷與應(yīng)力受載重量、行車速度、輪胎充氣成都、路面狀況、駕駛員水平等因素有關(guān)。σ1n1σ2n2σ3n3σ4n4σmaxnOσmaxNOσ1n1N1σ2

n2N2σ3

n3N3σ-1∞

σ-1∞

NDσr-N曲線

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度若在某個應(yīng)力σn單獨作用下，其疲勞壽命為Nn，則該應(yīng)力每循環(huán)一次都對材料的破壞起相同的作用，即每循環(huán)一次產(chǎn)生的損傷率為1/Nn。則σ1

損傷率即為n1/N1，σ2損傷率即為n2/N2，…，低于σ-1∞的應(yīng)力不構(gòu)成破壞作用。1）規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞損傷累積假說（Miner法則）σ1n1σ2n2σ3n3σ4n4σmaxnOσmaxNOσ1n1N1σ2

n2N2σ3

n3N3σ-1∞

σ-1∞

NDσr-N曲線1、規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力三、單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度當(dāng)材料損傷率達(dá)到100%即發(fā)生疲勞破壞時，有2）強(qiáng)度計算試驗結(jié)果表明，應(yīng)力作用順序不同（先大后小或先小后大）是，上式值會小于1或大于1。工程計算一般采用上式。規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力的極限條件根據(jù)1）規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞損傷累積假說（Miner法則）三、單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算1、規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度若材料在這些應(yīng)力作用下，未達(dá)到破壞，則有令不穩(wěn)定變應(yīng)力的計算應(yīng)力為則σca<σ-1，其強(qiáng)度條件為2）強(qiáng)度計算三、單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算1、規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力即

§3-2機(jī)械的疲勞強(qiáng)度四、雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算當(dāng)零件上同時作用有同相位的法向穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力σa

和τa時，由試驗得出鋼制零件的極限應(yīng)力關(guān)系式為Oσaσ-1eτaτ-1eABD’C’M’式中τa’及σa’為同時作用的切向及法向應(yīng)力幅的極限值。上述方程在（τa/