強度〔Strength〕抵抗斷裂、點蝕及塑性變形等破壞性失效的才干第2章機械設計中的強度問題強度約束：載荷(Load)：作用在零件上的外力、彎矩、扭矩等1)根據性質分類：靜載荷(StaticLoad)動載荷(VaryingLoad)一、載荷和應力(LoadandStress)2)根據計算方法分類：任務載荷(workingload)：名義載荷(nominalload)：機器正常任務所受的實踐載荷機器在理想和穩定條件下的載荷計算載荷(computationalload)：思索機器任務中所受的各種附加載荷而得到的載荷K(loadfactor)：載荷系數12近似替代實踐載荷，設計時均用此載荷計算載荷=K×名義載荷應力靜應力(staticstress)變應力(varyingstress)變應力穩定循環不穩循環隨機(random)T、sa、sm不隨時間而變T、sa、sm之一隨時間而變隨機變化，均不確定tttsss主要討論穩定循環變應力！0003)應力(stress)穩定循環變應力的幾個主要參數：最大應力(maximumstress)最小應力(minimumstress)平均應力(meanstress)應力幅(stressamplitude)應力循環特征(stressratio)smax和smin同側時，r為正值;異側時，r為負值對稱循環〔repeatedandreversedstress〕脈動循環〔repeated,one-directionstress〕靜應力(staticstress)非對稱循環變應力〔fluctuatingstress〕tsnts例1：請確定以下圖軸上任一點N所受彎曲應力的應力循環特征值r。變應力既可由變載產生，也可由靜載產生！答：當軸靜止時，彎曲應力為靜應力，r=+1。當軸轉動時，彎曲應力為對稱循環變應力，r=-1。N零件發生破壞、失去承載才干時的應力脆性資料：塑性資料：例如：sb=200MPa45：sb=650MPass=360MPa靜應力作用下的極限應力：灰鑄鐵：靜應力作用下的失效：斷裂或塑性變形二、靜應力作用下的強度問題強度約束：—資料的強度極限—資料的屈服極限也可用平安系數表達變應力作用下的主要失效：疲勞斷裂強度約束：變應力作用下極限應力究竟為多少？如何確定？初始裂紋疲勞區(光滑)粗糙區軸實驗發現：變應力作用下零件發生疲勞斷裂時的應力遠低于強度極限sb即：slim<sb三、穩定循環變應力作用下的強度問題變應力作用下零件的極限應力不獨一，主要與以下要素有關：◆資料的性能◆應力的循環次數N◆應力的循環特征r◆零件的外表形狀◆零件的大小資料性能一定時，同一應力水平的變應力作用下，r越大，N越小，零件越不容易損壞用規范試件進展疲勞實驗，在r作用下，試件受“無數〞次應力循環作用而不發生疲勞斷裂時的最大應力值，即為變應力時的極限應力—稱為資料的疲勞極限，用sr表示s-1、s0分別表示對稱、脈動循環變應力作用下的疲勞極限可查手冊得到1〕不同循環次數N時的疲勞極限計算NssrN1srN2N1N2N0S-N曲線srsr—資料的疲勞極限srN—資料的條件疲勞極限N0—循環基數循環基數超越N0后，某些資料的疲勞曲線變為程度低、中碳鋼，N0=106~107合金鋼、有色金屬,N0=108或5×108壽命系數當N＜N0，有限壽命=常數當N≥N0，無限壽命無限壽命時疲勞極限均為sr一樣資料，不同r作用下的疲勞曲線：2〕不同循環特征r時的疲勞極限計算借助極限應力圖，可得到各種循環特征值r下的疲勞極限smsao每一r值，實驗可得相應的疲勞極限sr而sr=sa+smAC曲線AC上任一點E的縱、橫坐標之和,即為資料在該點循環特征為r時的疲勞極限E點所對應的循環特征值r為多少？s’ms’aEa特殊點A和CA〔〕0，s-1C〔〕,0s+1塑性資料：C〔〕,0ss脆性資料：C〔〕,0sbB45oB〔〕，s02s02為簡便求出各種資料在不同循環特征r的疲勞極限，普通采用簡化的極限應力圖smsaoGB45o對于塑性資料：取三點〔分別對應三個r值〕A〔〕0，s-1B〔〕，s02s02G〔〕，0ssAD45o折線ADG為簡化的極限應力曲線設D點所對應的特征值為r0，角度為a0ao區域AOD：此時極限應力由線段AD決議區域DOG：此時極限應力由線段DG決議smsaoGBAD45o假設任務點落在區域AOD內：n(sm,sa)那么其疲勞極限可求出為：m等效系數：假設任務點落在區域DOG內：那么其疲勞極限為：n(sm,sa)mp以上公式中，用t替代s，對剪應力同樣適用ao對于脆性資料：smsaoGBAD45o線段AC為簡化的極限應力曲線C取二點A〔〕0，s-1C〔〕，0sbn(sm,sa)m其疲勞極限可求出為：所講公式對剪應力同樣適用，只需把s換成t即可！零件疲勞極限確實定：3〕穩定循環變應力作用時機械零件的疲勞強度需思索應力集中、絕對尺寸和外表形狀零件受載時，由于幾何外形或外形尺寸發生突變，而引起部分應力顯著增大的景象其影響用ks(kt)來思索假設同時有幾個不同的應力集中源，選最大值計算◆應力集中如：孔、圓角、鍵槽、螺紋等會降低零件的疲勞極限詳細取值查附表6-1、附表6-2及附表6-3絕對尺寸越大，極限應力越小其影響用es(et)來思索◆絕對尺寸尺寸越大，晶粒越粗，出現缺陷的概率添加詳細取值查附表6-4同時，冷作硬化層相對較薄外表光滑或經過外表處置可提高疲勞極限◆外表質量其影響用b來思索詳細取值查附表6-5、附表6-6及附表6-7用綜合影響系數來表示三者的共同影響：只影呼應力幅，不影響平均應力smsaoGBADA’B’D’aoa’o折線A’D’G為簡化的極限應力曲線設D’所對應的特征值為r’0，角度為a’0對于塑性資料：a’0的求法略以上公式對剪應力同樣適用！假設任務點在A’OD’區內，疲勞極限由線段A’D’確定，假設任務點在D’OG區內，疲勞極限由線段D’G確定，此時此時smsaoGBADA’B’D’a’o對于脆性資料：4〕用平安系數表達的強度約束條件◆對于塑性資料：當任務點在A’OD’區內時：當任務點在D’OG區內時：◆對于脆性資料：smsaoGBADA’B’D’a’on(sm,sa)以上公式對剪應力同樣適用！5〕復合應力形狀下用平安系數表達的強度約束條件假設彎應力、扭應力均為非對稱循環變應力，那么：假設兩種應力均為對稱循環，且同周期同相，那么：很多零件同時受彎、扭結協作用在載荷作用下，接觸部分由點或線接觸變為面接觸，從而在零件的表層產生很大的部分應力后果：使零件產生接觸疲勞破壞，即：疲勞點蝕強度條件：+外接觸；-內接觸；E1、E2為兩圓柱體的彈性模量；m1、m2為兩圓柱體的泊桑比。四、接觸應力作用下的強度問題有45鋼零件，其資料的強度極限sb=1100MPa，屈服極限ss=780MPa，s-1=400MPa，s0=670MPa。接受變應力smax=318MPa，smin=60MPa。零件的應力集中系數Ks=1.26，尺寸系數es=0.78，外表情況系數b=1，如取平安系數Smin=1.5，校核此零件能否平安。例題:解：1、求零件的平均應力、應力幅及應力循環特征2、判別任務點所在區域A、利用簡化極限應力圖B、計算法smsaoGBADA’B’D’a’on(sm,sa)任務點在A’OD’區域內〔作圖過程略〕比較任務點的循環特征值與D’所對應的特征值r’0大小∴任務點在A’OD’內3、計算零件的疲勞極限smsaoGBADA’B’D’a’on(sm,sa)4、校核強度零件是平安的1、掌握穩定循環變應力的主要參數及其相互關系2、掌握幾種特殊的穩定循環變應力的特點3、