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文件名称:机器设备寿命估算.ppt
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总页数:107 页
更新时间:2025-06-23
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文档摘要

静应力特点:(1)最大应力等于最小应力,等于平均应力;

(2)应力幅等于0;(3)循环特征。第62页,共107页,星期日,2025年,2月5日3.对称循环的特点:(1)循环特征r等于-1;

(2)最大应力和最小应力大小相等,符号相反;

(3)平均应力等于0;(4)应力幅σa=最大应力σmax。4.脉动循环的特点:(1)循环特征r等于0;

(2)应力幅等于平均应力,都等于二分之一最大应力;

(3)最小应力等于0。第63页,共107页,星期日,2025年,2月5日5.静应力特点:

(1)最大应力等于最小应力,等于平均应力;

(2)应力幅等于0;(3)循环特征。提醒两点:第一,r等于+1,说明是静应力,静应力也是交变应力的一个特例,即循环特征等+1;第二,在静应力中,应力幅等0,表明静应力中没有表示变动的成分,反过来,应力幅表示了交变应力中动的成分。再看对称循环,也是最典型的交变应力,也是最危险的,相当于把铁丝来回折断一样,是最危险的,也最易发生破坏。在对称循环中,平均应力等于0,在静应力中,平均应力等于最大。如果说,应力幅表明交变应力中变动的成分,那么就可以说,平均应力表示交变应力中静的部分,一般的交变应力指的这里看到的,实际上,既有静的部分σm,也有动的部分σa,两部分之和就是一般情况下的交变应力。第64页,共107页,星期日,2025年,2月5日6.举例:

(1)σa=100Mpa,σm=0,求r。(2)已知平均应力σm=20Mpa,r=0,求σa,σmar,σmin。

第65页,共107页,星期日,2025年,2月5日7.疲劳极限曲线(1)A点表示对称循环条件下的疲劳极限;(2)B点表示接近于0时的疲劳极限;即强度极限。(3)C点表示脉动循环的疲劳极限。在曲线内部是无限寿命区,之外是有限寿命区。此曲线需要大量的试验才能画出,为了简化,可把ACB三点或AB两点连起来的折线来代替曲线,这样虽然计算不精确,但是一方面可大大降低试验的工作量,另一方面也更安全。图8-4疲劳极限曲线第66页,共107页,星期日,2025年,2月5日五、疲劳极限零件或构件要和试件的材料相同,才具有可比性,试件前面已经说过,实际的零件和试件是不同的,其一,尺寸大小不同;其二表面状态不同,零件粗糙度比试件大,这意味着在使用过程中会产生微观裂纹等缺陷,因此,对零件的强度不影响;其三,还存在引起应力集中的因素,如有圆角,键槽、螺纹,即破坏是从最薄弱环节开始,所以设计时要考虑应力集中系数K,尺寸系数ε,表面状态系数β。考虑零件的应力循环特征、尺寸效应、表面状态应力集中等因素的零件疲劳极限如表8-1所示。第67页,共107页,星期日,2025年,2月5日第68页,共107页,星期日,2025年,2月5日(一)有效应力集中系数K有效应力集中系数是指在相同试验条件下,光滑试件与有应力集中的试件的疲劳极限之比(其确定方法有实验法和计算法两种)。应力集中是由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象。在等截面构件中,应力是均匀分布的,如图所示的一根轴,在截面突然变小的地方就会引起应力集中,如食品塑料袋在缺口处就容易撕开。第69页,共107页,星期日,2025年,2月5日(二)尺寸系数ε尺寸系数是指在相同情况下,尺寸为d的零件的疲劳极限与标准试件的疲劳极限之比。(三)表面状态系数β经过某种加工的零件的疲劳极限与标准试件的疲劳极限之比。表面粗糙度的值高于标准试件时β<1.0;用表面强化方法,如表面热处理和表面冷加工硬化等,可使β大于1.0。一般的小于1。第70页,共107页,星期日,2025年,2月5日(四)不对称循环度系数Ψ

指应力循环特征对疲劳极限的影响系数,Ψσ、Ψτ分别表示弯曲和扭转时的情况。

对于对称循环的情况,即r=-1时,对于脉动循环的情况,即r=0时,

疲劳强度的安全条件,即交变应力作用下,零件构件强度是什么呢,前面讲过,最大应力小于许用应力,此时,安全系数n必须大于等使用的安全系数[n],而这个安全系数就是零件的疲劳极限σ-1k除以最大应力σmax,注意这个最大应力是交变应力,发生在危险截面。第71页,共107页,星期日,2025年,2月5日[例5]某机器中使用的轴,其危险截面上的最大弯曲应力σmax=80Mpa,最小弯曲应力σmin=-80Mpa,该截面的尺寸系数εσ=0.84,表面状态系数β=0.93,有效应力集中系数Kσ=1.88,轴所使用的材料的弯曲疲劳极限σ-1=245Mpa,若规定安全系数[n]=2。试校核该轴是否安全?解:即该轴