*材料强度与零件断裂第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日22.1.1失效的主要形式及其原因序号失效类型失效形式直接原因1过量变形失效a.扭曲（如花键）b.拉长（如紧固件）c.胀大超限（如液压活塞缸体）d.高低温下的蠕变（如动力机械）e.弹性元件发生永久变形由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能不能正常使用。2断裂失效一次加载断裂（如拉伸、冲击、持久等）由于载荷或应力强度超过当时材料的承载能力而引起。环境介质引起的断裂（应力腐蚀、氢脆、液态金属脆化，辐照脆化和腐蚀疲劳等）由于环境介质、应力共同作用引起的低应力脆断。疲劳断裂：低周疲劳，高周疲劳。弯曲、扭转、接触、拉-拉、拉-压、复合载荷谱疲劳与热疲劳，高温疲劳等。由于周期（交变）作用力引起的低应力破坏。3表面损伤失效磨损：主要引起几何尺寸上的变化和表面损伤（发生在有相对运动的表面）。主要有粘着磨损和磨粒磨损。由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动造成材料流失所引起的一种失效形式。腐蚀：氧化腐蚀和电化学腐蚀，冲蚀，气蚀，磨蚀等。局部腐蚀和均匀腐蚀。环境气氛的化学和电化学作用引起。2.1机械零件失效形式与来源第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日32.1.2失效的来源引起零件早期时效的原因是很多的，主要有以下几方面：1、设计与选材上的问题；2、加工、热处理或材质上的问题；3、装配上的问题；4、使用、操作和维护不当的问题。据调查统计，在失效的原因中，设计和制造加工方面的问题占56%以上。这是一个重要方面，在失效分析和设计制造中都应引起足够重视。2.1机械零件失效形式与来源第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日42.2.1应力状态分析与强度理论（1）材料的失效形式和应力状态脆断剪断屈服（2）强度理论名称基本假设相当应力表达式强度条件应用范围第一强度理论（最大拉应力理论）最大拉应力是引起材料破坏的原因。极脆材料（淬火钢、铸铁、陶瓷等）。三向拉应力状态。第二强度理论（最大拉应变理论）最大拉应变是引起材料破坏的原因。压、扭联合作用下的脆性材料。第三强度理论（最大切应力理论）最大切应力是引起材料破坏的原因。同第四强度理论。第四强度理论（统计平均剪应力理论）最大剪应力无疑是材料屈服的主要原因，但其他斜面上的切应力也有影响，所以应用统计平均切应力。塑性材料（低碳钢、非淬硬中碳钢、退火球铁、铜、铝等）的单向或二向应力状态。任何材料在二向或三向压缩应力状态。莫尔理论（修正后的第三强度理论）在最大切应力的基础上，应加正应力的影响。拉压强度极限不等的脆性或低塑性材料在二向应力状态（二向压缩除外）的精确计算。2.2零件受力分析及强度刚度计算第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日42.2.1应力状态分析与强度理论（3）强度理论应用按这些理论，便可根据简单实验（如拉伸试验）所测得的材料抗力，分析计算其他复杂应力状态下材料的强度。如按强度理论可以建立纯剪切应力状态的强度条件并可以由此确立塑性材料许用剪应力[?]与许用拉应力[?]之间的关系：如前所述，纯剪应力状态是一拉一压二向应力状态，且按第三强度理论得出的强度条件为2.2零件受力分析及强度刚度计算按第四强度理论，可得出第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日5注意：对于同一种材料，采用不同的强度理论进行分析，有时会得出不同的结果。如铸铁在二向拉伸一向压缩且压力较大的情况下，试验结果与按第二强度理论的计算结果相近；而按照这一理论，铸铁在二向拉伸时应比单向拉伸安全，这显然与试验结果不相符，在这种情况下用第一理论计算的结果就比较接近试验数据。因此在进行实际分析时应按各种强度理论的适用范围选用。2.2零件受力分析及强度刚度计算第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日52.2.2应力集中零件截面有急剧变化处，就会引起局部地区的应力高于受力体的平均应力，这一现象称为应力集中，表示应力集中程度大小的系数称为应力集中系数：2.2零件受力分析及强度刚度计算第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日5当构件承受图示的应力状态时，裂隙端点附近的应力分布为：2.2零件受力分析及强度刚度计算第8页，共34页，星期日，