第八章 机器设备寿命估算

第八章机器设备寿命估算

考试大纲要求

1.掌握的内容

（1）磨损寿命的计算。

（2）疲劳寿命曲线及其应用。

（3）循环应力特性的含义。

（4）材料疲劳极限及零件疲劳极限的含义及确定。

（5）疲劳损伤积累的含义及应用。

（6）疲劳寿命在机器设备技术鉴定中的应用。

（7）损伤零件疲劳寿命的估算。

2.熟悉的内容

（1）典型磨损过程、磨损方程。

（2）应力、应变、材料强度、许用应力。

（3）疲劳及疲劳寿命的含义。

（4）疲劳断裂的基本过程。

（5）影响裂纹扩展的因素。

3.了解的内容

（1）机器设备自然寿命、技术寿命。、经济寿命的定义及其影响因素。

（2）磨损的原因及其对机器设备的影响。

第一节概述

一、自然寿命

二、技术寿命

三、经济寿命

第二节磨损寿命

一、磨损的原因及其对机器设备的影响（了解）

磨损是指固体相对运动时，在摩擦的作用下，摩擦面上的物质不断耗损的现象。

二、典型的磨损过程、磨损方程（熟悉）

（一）典型的磨损过程

分为三个阶段：即初期磨损阶段（第Ⅰ阶段）、正常磨损阶段（第Ⅱ阶段）和急剧磨损阶段（第Ⅲ阶段）。

（二）磨损方程

简化磨损方程

将第一阶段，即初期磨损阶段忽略不计，

三、磨损寿命的计算（掌握）

（一）磨损寿命：

T=△t1+△t2

简化后

△s max最大允许磨损量

（二）磨损率：

（三）磨损强度：

（四）剩余磨损寿命：

第三节疲劳寿命理论及应用

一、应力、应变、材料强度、许用应力

（一）应力

应力：单位面积上的内力。

正应力和切应力是度量零件强度的两个物理量，常用单位是兆帕（MPa）。

（二）应变：

当外力卸除后，物体能够全部恢复到原来状态的应变，称为弹性应变；如只能部分地恢复到原来状态，其残留下来的那一部分称为塑性应变。

（三）材料强度

比例极限：是应力和应变成线性关系的最大应力。

弹性极限：保持弹性变形的最大应力，超过它就不再仅仅是弹性变形，还有塑性变形。

屈服极限σs：开始出现屈服现象的应力。

强度极限σb：材料拉断前的最大应力。

断裂负荷P k：试样断裂处的负荷。

（四）许用应力

对于塑性材料（大多数结构钢、铝合金等），

对于脆性材料（高强度钢、铸铁等），

二、循环应力特性的含义

r=-1，称之为对称循环

r=0，称之为脉动循环

r=+1，称之为静应力

三、疲劳寿命曲线及其应用

曲线的斜直线部分可以用下面的方程表示

四、疲劳极限曲线

五、零件疲劳极限的含义及确定

（一）有效应力集中系数 K

（二）尺寸系数ε

（三）表面状态系数β

（四）不对称循环度系数Ψ

对于对称循环的情况，即 r = - 1 时，

六、疲劳损伤积累的含义及应用

帕姆格伦—迈因纳（Palmgren-Miner）定理。

第四节损伤零件寿命估算

一、疲劳断裂的基本过程

疲劳断裂过程大致可分为四个阶段，即：

1.成核

2.微观裂纹扩展

3.宏观裂纹扩展

4.断裂

二、损伤零件疲劳寿命估算

附：积分公式

本章重点

1.S—N曲线与疲劳极限曲线

2.静强度安全条件

3.疲劳强度安全条件

4.疲劳损伤累积理论与迈因纳定理

5.帕利斯定理与损伤零件疲劳寿命计算