机械设计基础第三章 机械零件的强度.ppt

第三章 机械零件的强度 p.22 §3-2机械零件的强度: 强度计算通式→ σ≤σlim／ｓ=[σ]（正应力） τ≤τlim／ｓ =[τ] （切应力） 关键: ①σ的计算 ② [σ]的取值 二．变应力作用下的强度计算： 1.失效形式: * 本章重点： 变应力的种类 疲劳曲线及极限应力曲线的用途 主要内容： 变应力的基本类型及参数 疲劳曲线及极限应力曲线 零件的疲劳强度 本章难点： 极限应力曲线的理解及应用 第三章 机械零件的强度 p.22 §3-1载荷及应力: 名义载荷－ 载荷系数－ 计算载荷－ 名义应力－ 计算应力－ 1.基本定义: 在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。 考虑各种附加载荷影响而引入的系数。 名义载荷与载荷系数的乘积K·F、K·T、K·M 按名义载荷求得的应力 按计算载荷求得的应力 强度→ 零件承受载荷后，抵抗发生断裂或超过 容许限度的残余变形的能力→与载荷及应力有关 §3-2机械零件的强度: §3-3机械零件的疲劳强度 2.载荷及应力的分类: 静载荷 变载荷 载荷 当σmax、σmin均维持常数→稳定变应力(交变应力) 当σmax和σmin的数值随时间而改变→不稳定的变应力 交变应力－随时间作周期性变化的应力 应力及分类: *一个应力循环 →构件中的应力由“最大值 →最小值→最大值”的这一过程。 (σmax－σmin)／2 →应力幅 σa 1）分类 2）交变应力的特征及典型的交变应力 *最大应力σmax *最小应力σmin 静应力→不随时间变化，Ｎ≤103 变应力→不断随时间变化 稳定变应力 不稳定变应力 →平均值 (平均应力σm) σa t σ σm σmax σmin *变化规律→σmin／σmax=γ →应力循环特性 *Ｎ →应力循环次数 →γ= －1→对称～ 图9-1 .C 当σmin＝0 (或σmax＝0) 当σmax＝σmin →γ＝＋1 →静应力 图a →γ= 0 →脉动循环～ 图d 当σm＝0 (σmax＝－σmin) t σ t σ t σ t σ 非对称～ 对称～ γ=－1 脉动～ γ= 0 静～ γ=+1 静应力是静载荷下产生的，但 静载荷产生的不一定是静应力 拉 压 1.失效形式： 2.许用应力[σ] 塑性材料→过大的残余变形 (正确运用材力有关公式)： ②复合应力：→材料力学基本强度理论 一．静应力作用下的强度计算： 脆性材料→断裂 σS/S－屈服极限 σＢ/S－强度极限 二．变应力作用下的强度计算 ①简单应力:（单向应力）→ 拉σ＝Ｆ／Ａ ； 弯σＦ＝Ｍ／Ｗ ; 剪τ＝Ｆ／Ａ ; 扭τＴ＝Ｔ／ＷＴ 3.计算应力 [σ]=σr /S ；[τ]=τr/S 疲劳极限 σr = ? σr→ τr 3.许用应力: 零件本身 应力集中(ｋσ有效应力集中系数 绝对尺寸(εσ尺寸系数) 表面质量(β表面状态系数) Ｎ→（σ－Ｎ）－疲劳曲线 →疲劳断裂→应力性 质、大小、Ｎ有关 γ→σ-1、σ0、σ+1 (应力性 质) －材料极限应力图 2.计算应力： ①简单应力→σ＝σmax ；τ＝τmax ②复合应力→材料力学基本强度理论 零件极限应力图 一.疲劳曲线(γ=－1 ): p.23 当N≥N0 : σrN= σr = σ－1 →当σ＜ σr→无限循环不破坏 当N＜N0(CD段) : （3－3） N0－循环基数 σrN：对应N的疲劳极限 N↑→ σrN ↓ σr : 材料的疲劳极限(N=N0) σ－1:γ=－1的疲劳极限(N=N0) §3-3机械零件的疲劳强度：p.23 KN —— 寿命系数 ★求材料在不同N下的疲劳极限 作业:3-1 p.41 ≈103 ≈104 静应力 低周疲劳 N σrN σ－1 二.等寿命疲劳曲线（材料的极限应力图） p.23倒5 ★求材料在不同循环特性下的疲劳极限(σr －γ) C ( σS， 0)：屈服极限 A′(0， σ-1 )： →对称循环疲劳极限 D′(σ0 /2， σ0/2