机械设计课件濮良贵版本03

交变应力的描述：
sm─平均应力； sa─应力幅值
smax─最大应力； smin─最小应力
3-1材料的疲劳特性
材料疲劳的两种类别
r ─应力比（循环特性） s s min s m max 2 s min s max s min r sa s max 2 描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。
CＧ'直线的方程为：
sa s m ss
σ为试件受循环弯曲应力时的材 料常数，其值由试验及下式决定：
s
2s 1 s 0
对于碳钢，σ≈0.1~0.2，对于合金钢，σ≈0.2~0.3。
s0
几何形状、加工质量、材料等因素 影响零件疲劳强度的因素：
影响零件疲劳强度因素中材料的影响最大 接下来我们就一起来学习本章第一节：材料的疲劳特性
3-1材料的疲劳特性
一、零件所受应力的形式及失效方式：
零件所受应力：
{
静应力——主要失效方式：塑性变形、断裂。
变应力——主要失效方式：疲劳（破坏、断裂）。
交变应力：随着时间周期变化的应力
r = -1 对称循环应力
r=0 脉动循环应力
r=1 静应力
3-1材料的疲劳特性
二、材料疲劳特性：
材料疲劳特性可用最大应力smax 、应力循环次数N、应力 比（循环特性）r（ smin / smax ）来描述。
机械零件材料疲劳性能的测定：通过实验测定，即在材料的 标准试件上加上一定的应力比的等幅变应力（r=-1或0）， 通过实验，记录出在不同最大变应力下引起试件疲劳破坏所 经历的应力循环次数N。将实验数据用s－N疲劳曲线表达。
1、s－N疲劳曲线（重点一）
3-1材料的疲劳特性
疲劳曲线
机械零件的疲劳大多发生在s－N曲线的 CD段，可用下式描述：
m s rN N C C N N D ) (N D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着 无限寿命区其方程为：
由于ND很大，所以在作疲劳试验时，常 s－N疲劳曲线 规定一个循环次数N0(称为循环基数)，用N0 及其相对应的疲劳极限σr N0 （ 简写为σr ）来近似代表ND和 σr∞，于是 有： s m N s mN C
讲课内容：
内容选自：《机械设计》第八版（第三章第一节）
西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著
主编： 濮良贵 纪明刚
高等教育出版社
第三章 机械零件的强度
§3-1 材料的疲劳特性
§3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-3 机械零件的抗断裂强度 §3-4 机械零件的接触强度
知识引入：
在工业生产中机械设备的使用寿命主要取决于其组成零件 的寿命，且零件的疲劳破坏，在零件失效造成设备损坏中 占很大比例，所以零件疲劳强度的保证在工业生产中具有 重大意义。
机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用等寿命曲线来 描述。该曲线表达了在特定寿命条件不同应力比时疲劳极限的特性。
在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。
用A'Ｇ'C折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。
A'Ｇ'直线的方程为：
s 1 s a s s m
rND )
有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：
sr N0 m N s rN s r s r KN s N0 N rN 式中， sr、 KN 、N0及m的值由材料试验确定。
m
3-1材料的疲劳特性
2、等寿命疲劳曲线（极限应力线图） （重点二）