第三章影响疲劳强度的因素.

第三章形响疲劳强度的因素

M料的5・N曲找和報時W限.WffeKMK准）t消试柑W披埒性能-

而实际母件的尺寸、形状利衣Si倘况是各天各样的.勺标准试桦有鞭大雄别. 砂响机械歩件楝劳强哎的WS存la*,只屮七SW猱参丸下衣.

£Tr*rF工作温度、工作坏境

«.待*评应力状态、循环特征、《«效蛊、裁衙交变频率

♦丹■几河彤秋尺寸效应.統口效应

xn-AvruA.袤面光洁度.袤面防AtSb表面强化

材料本■化学成分，金《ffl织，秆《方向.内部缺陷

3J应力集中的影响

在机W琴件中-曲于结构上的《^求-不叩e兔地％花槽河.轴肩.孔.拐你

W口等不连续部分致枝栈面尿默发生灾变，由F零件戒构件几何彤状的不违续而

-JlfeJltXM力大得毛的WffW力的現象称为’•瞰力集＞

应力集中对銭芳《腹的影响兀.并H足各种影响W*中

忌上耍作出的W洽•它大大酵低了寧ft的披劳《度。

应力集中降低銭劳僅找的作用町以用载劳缺□集数耒杭征.

任静败荷低Wh-构件耳》应力《丈的严《卅«町以由-理论刈力集中系 ft- £表示，

儿可被宣头为険口根誌的ft%应力与切面上的名义应力之比（或最 大fi 变号名义应变

之比）即

<5 乂宾力•叩平坤麻R

*宁电W«0mi ■“ C2b*2r) 5 A ♦净 W 板 tf 2 • F/2b d

•应力集中对破劳强度的影*9町以用•境劳》1」系ttKe 仪力t

F

光淸试件的披劳强12

F ■缺口试件的疲劳强度

織把5SU 牛半均应力和长/fft <100 hftfjiQfte 为址本的披勞缺口系©• HJlQ 衣

•股悄况N 缺H 韓救超大于1的. -"底劳蛊度"均指金对称《环卞人试样的疲劳强

（1）理论应力集中系数

w O £

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J

F

2r

A B

A B

A

A

拉压缺口系数 弯1111缺口系数

（6）： °（6）：

主要的应力集中的影响特性：

（1） 钢的Ob 愈高，则有效应力集中系数Ko 及Kt 值愈 大.可见，高强度钢的K 。及匕值比低碳钢大，所以应 力集屮对刚强度钢的疲劳极限影响粒大； （2） 对于给定的直径儿圆角半径「愈小，则应力集 中愈严重。

（3） 应力集中影响系数与obZ 间的变化关系，可以 主要的应力集屮的影响特f 仪

<4）卞阳中得所有曲线只适用于D/d-2, d-30-50mni 的大试样请况, 廿DAU2时.有败应力集中系数按卜K 折算

<0=1+^ （KoO-1）

IJ

U — '~

•L i

剪切缺【1系数

山已知的结果曲线插值得到;

K T =1+^ (K X C-1)

例，己知某矿车车轮轴为合金钢制造，：It 材料的抗拉强 度ob=900MPao 如图所示，D=44mm, d=40mm,圆 角半径「=2mm.确定此轴在弯Illi 对称循环时的Ko 值。 解：

(1) 车轴尺寸的几何关系

D/d =44/40 = 1.1 i7d=2/40 = 0.05

(2) 由弯曲时有效应力集中关系数KoO 曲线可知 对于

Ob=500刚Pa 的钢，Koo=1.90 对-FOb=1200MPa 的钢，KOo=2.25 对于Ob=900MP3的钢.町用直线内插法求得

K%= 1.90+(900-500)/(1200-500) X (2.25-1.90) =2.10

■ XS

■

力

<

<3) lt|D/dv2时折算系数g

曲线，可査得D/d=l.l时得

折算系数£=0.65

<4)将上述结果代入公式OF托(KoO-l),即可求得该恻轴得有效应力集屮系数

Ka=l+^ ( KoO-1) =1+0.65 X (2.10-1) =1.72

零件外形改变得形式不同，其有效应力集中系数也

不同-其他各种形式(如油孔、键槽、螺纹)得有效应力集中系数值，可査阅有关得“设计手册”.

(3)敏感系数q和力流线

规任來研究理论应力集中系数Kt和疲劳缺口系数Kf之间的关系。

对干舉性较好的材料C如低碳钢)，其M氐干K,，但对弩!

性较羌的材料(如高碳钢).则Kf一般郁接近丁卞。

这是W为塑性材料在周部应力达到W服应力时.这些周部地区将产住塑性变形-从而减轻了应力集中的危害性。为了対匕和％Z间在数值上的评价.常常引用所谓的"墩感系数”q，即

当应力集中对疲劳强度只冇微小的影响时，£应接 近于1,市上式町得q=0,说明试样对应力集中没右 什么敬感性。

当Kf 接近&时，q = l,农示试样对应力集中非常敏 感。

敏感系数q 不但与材料的类型有关，而且也和试样 的尺寸右•关。

对t 机屮常用的钳含金林料.怙tt 敏感系散的经於公式为

tf " ----------------

1+0.9/J

Nwber 通过大SM J 研朮T ：作认为. K 下同足与虑力悌度有关的, 井假设力在左一个小的范闊内取单均值：推荐用卜式近似计策

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(3)敏感系数q 和力流线

敏感系数q 在0〜1Z 间变化。