疲劳强度计算.
疲劳强度基础知识及分析计算实例
循环计数法
为预测承受变幅载荷历程构件的寿命,需要将复杂历程 简化为一些与可用恒幅试验数据相比的事件。这一将复杂 载荷历程简化为一些恒幅事件的过程,称为循环计数。目 前最常用的计数法为雨流技术法。
;zzzResult.rst为疲劳结果文件。
FE-SAFE疲劳计算实例 d、强度因子FOS计算设置
e、设置1e7为规定寿命。 点击OK按钮。
f、点击Analyse按钮。开始计算
FE-SAFE疲劳计算实例
g、点击Continue按钮
寿命值
FOS值
h、计算完毕预览结果
FE-SAFE疲劳计算实例
i、疲劳计算结果表示方式
展直到发生完全断裂。这种缓慢形成的
破坏称为 “疲劳破坏”。
疲劳区
“疲劳破坏”是变应力作用下的失效形式。
疲劳纹 疲劳源
概述
疲劳破坏的特点:
a)疲劳断裂时:受到的 max 低于 b ,甚至低于 s 。
b)断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料,还是塑 性材料,均表现为脆性断裂。—更具突然性,更危险。
c)疲劳破坏是一个损伤累积的过程,需要时间。寿命可计算。 d)疲劳断口分为两个区:疲劳区和脆性断裂区。
概述
二、变应力的类型 随机变应力
变应力分为: 循环应力
循环应力有五个参数:
随机变应力
max─最大应力; min─最小应力
m─平均应力; a─应力幅值
r min ─应力比(循环特性) max
第三章 机械零件的疲劳强度计算
m
max min
2
200 100 2
50
a
max min
2
200 100 2
150
200
a
50
0
-100
min
max
m
t
机械设计 第三章 机械零件的疲劳强度计算
机械设计
3.2 材料的疲劳特性
3.2.1 材料的疲劳曲线
表示N次循环和疲劳极限间的关系曲线,称为疲劳曲线。
机械设计
曲线的BC段,随着循环次数的增加, 使材料疲劳破坏的最大应力不断下降。 C点相应的循环次数大约为104。把这一 阶段的疲劳现象称为应变疲劳。由于 应力循环次数相对很少,所以也叫低 周疲劳。
机械设计 第三章 机械零件的疲劳强度计算
机械设计
当N≥104时,称为高周循环疲劳。曲
线CD代表有限疲劳阶段。D点对应的 疲劳极限ND称为循环基数,用N0表示。 曲线CD段上任何一点所代表的疲劳极 限,称为有限寿命疲劳极限。
机械设计
1.稳定循环变应力
1) 对称循环变应力
最大应力σmax和最小应力σmin的
绝对值相等而符号相反
即σmax=-σmin
例如,转动的轴上作用一方向 不变的径向力,则轴上各点的弯曲 应力都属于对称循环变应力
机械设计 第三章 机械零件的疲劳强度计算
机械设计
2) 脉动循环变应力 脉动循环变应力中
σmin=0
劳极限。连接A′、D′得
直线A′D′
机械设计 第三章 机械零件的疲劳强度计算
机械设计
取C点的坐标值等于材料的 屈服极限σS,并自C点作一直 线与直线CO成45°的夹角, 交A′D′的延长线于 G′, 则CG′上的任何一
机械零件的疲劳强度计算分析
2 min 2
max m a m a min max min m 2 min a max 2 min r max
2、刚度 刚度是零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。如果零件的刚度不足,产 生的弹性变形过大,会影响机器的正常工作(如果机床主轴刚度不足,会 影响零件的加工精度)。 设计计算时,必须使零件在载荷作用下产生的最大弹性变形量不超过许用 变形量:
[ ] [ ] [ ]
式中:
第三章 机械零件的疲劳强度计算
1、主要学习内容: 变应力的基本类型和材料的高周疲劳; 机械零件的疲劳强度计算; 机械零件疲劳强度计算的机构系数;
2、学习目标:
掌握变应力的基本类型; 掌握材料疲劳曲线;
掌握单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算;
掌握双向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算; 了解单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算;
[ ] [ ] S lim [S ] lim [S ]
式中 [S ] 、 分别为正应力和切应力的许用安全系 [S ] 数; lim、 lim分别为极限正应力和极限切应力。
lim [S ] S lim [S ]
1、强度: 机械零件的强度可以分为体积强度和表面强度两种。 (1)体积强度: 零件的体积强度不足,会产生断裂或过大的塑性变形,体积强度就是 抵抗这两种失效的能力。 设计计算时必须使零件危险截面上的最大应力、 不超过材料的许 、 [ ] ,或使危险截面上的安全系数 S 、S 不小于零件的许用安 用应力[ ] [S ] 。 全系数 [S ] 、
机械零件疲劳强度计算例题
M
max
200000
min
W M min
32
25
3
MPa 130 . 4 MPa
100000
a max min / 2 130 . 4 65 . 2 2 MPa 32 . 6 MPa
32
W
25
3
MPa 65 . 2 MPa
S K N 1 K a m 1 . 29 441 2 . 34 60 0 . 2 60 3 . 73 S 2 . 5
2用图解法计算疲劳强度安全系数 1)画极限应力简图
1 e 0e
2 K N 1 K K N 0 2 K 1 . 29 441 2 . 34 1 . 29 735 2 2 . 34 MPa 202 . 6 MPa MPa 243 . 2 MPa
解:应力的循环特性
r
min max
31 . 2 130
0 . 24
应力幅σa和平均应力σm
a max min
2 130 31 . 2 2 130 31 . 2 2 MPa 80 . 6 MPa
m
max min
2
1用解析法计算疲劳强度安全系数1确定材料性能mpampa7352计算疲劳强度安全系数计算寿命系数k计算疲劳强度安全系数2用图解法计算疲劳强度安全系数1画极限应力简图mpampa601201010603444129mpampa2433444129mpampa20234735293计算疲劳强度安全系数图解法计算结果与解析法计算结果相近
03-02 机械零件的疲劳强度计算讲解
• 尽可能地减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺
寸,对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为
显著的作用。
(3)双向稳定变应力时零件的疲劳强度计算
3. 计算安全系数
4. 不对称循环的变应力
(4)提高机械零件疲劳强度的措施
• 尽可能降低零件上的应力集中的影响
• 可采用减荷槽来降低应力集中的作用;
(4)提高机械零件疲劳强度的措施
• 选用疲劳强度高的材料;
• 提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺;
• 提高零件的表面质量;
3-2 机械零件的疲劳强度计算
(0)零件的极限应力线图 (1)单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 (2)单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 (3)双向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 (4)提高机械零件疲劳强度的措施
(0)零件的极限应力线图
1. 材料的极限应力线图 2. 零件的极限应力线图
(1)单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
计算零件疲劳强度的基本方法: • 零件危险截面上的σmax和σmin;
• 平均应力σm和应力幅σa
• 标出工作应力点M;
• 找出和工作应力 点相对应的疲劳 强度极限; • 计算零件工作的 安全系数。
(1)单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
1. 变应力的循环特性保持不变(r = C )
3. 变应力的最小应力保持不变(σmin = C )劳极限,分母看成是 一个与原来作用的不对称循环变应力等效的对称循环变应力。
• 应力的等效转化 :
• 计算安全系数为:
(2)单向不稳定变应力时零件的疲劳强度计算
• 不稳定变应力可分为非规律性的和规律性的两大类。 • 疲劳损伤累积假说:Miner法 则
疲劳强度计算
疲劳强度计算
疲劳强度计算是一项重要的工程计算,用于评估材料或结构在长期重复加载下的耐久性能。
它主要用于预测材料或结构在疲劳加载下的失效概率。
在疲劳强度计算中,以下是一般的步骤和方法:
1. 确定加载历程:疲劳强度计算的第一步是确定材料或结构的加载历程,即加载的类型、幅度和频率。
这可以是周期性加载,如机械振动,也可以是不规则加载,如交通载荷。
2. 构建疲劳寿命曲线:通过进行实验或使用现有的材料疲劳数据,构建材料的疲劳寿命曲线。
该曲线描述了在不同应力幅下材料的疲劳寿命,通常以S-N曲线或W?hler曲线表示。
这些曲线显示了一定数量的循环应力下材料的疲劳寿命。
3. 应力分析:在疲劳强度计算中,需要进行应力分析以确定材料或结构在不同应力幅下的应力集中区域。
这可以使用有限元分析等工具进行。
4. 疲劳强度计算:根据加载历程和应力分析结果,使用疲劳强
度理论(如极限应力法、应力幅法或线性累积损伤法)计算材料或结构的疲劳强度。
这些方法将加载历程转化为等效应力幅,以预测材料的疲劳寿命。
5. 判定失效概率:根据材料或结构的疲劳寿命曲线和计算得到的疲劳强度,可以预测材料或结构在特定加载历程下的失效概率。
这可以通过计算疲劳寿命与实际寿命的比值来实现。
需要注意的是,疲劳强度计算是一项复杂的工程任务,涉及材料特性、结构形状、加载方式等多个因素。
因此,在进行疲劳强度计算时,需要准确的材料参数和加载历程数据,并选用合适的计算方法和理论。
此外,定期检查和维护工程结构,以及合理的设计和材料选取也是提高疲劳寿命的重要措施。
03 疲劳强度计算
3、当量循环次数Ne
150 100 7 N e i ni 0.144 107 0.288 10 150 150 i 1
n m 9 9
80 7 7 0.36 10 0.1527 10 150
a
a a M , 1e 1e
a a M , 1e 1e
OM OC OD a a Sca OM OC OD a a
1e A
C
a Sca a , a Sca a
§3-2
机械零件的疲劳强度计算
一、机械零件疲劳强度综合影响系数K :材ຫໍສະໝຸດ 极限应力幅与零件极限应力幅的比值。
即:K a 1 ae 1e
K (
k
1
1)
1
q
式中:K —零件的有效应力集中系数 —零件的尺寸系数 —零件的表面质量系数 q—零件的强化系数 对平均应力 m 无影响,即: me m
造成的损伤相当。若满足 Sca s ,则安全。
i Ne ni i 1
n m
rN r m
e
No Ne
1 Sca S rN
e
例:有一转轴危险截面上受不稳定对称循环变应 力作用,如图示。转轴工作总时间为2400小时, 转速n=60r/min,材料为45钢, B=650MPa, -1=300MPa,疲劳曲线指数m=9, 0 107,零 N 件疲劳强度综合影响系数 K 2.413 ,许用安全 系数[s]=1.5,式校核该轴的强度。
Sca a 1e
疲劳强度计算公式
疲劳强度计算公式疲劳是指在长时间的体力或脑力工作后,人体出现的生理和心理疲劳状态。
疲劳会导致身体的机能下降,影响工作和生活质量。
为了评估疲劳的程度,科学家们提出了疲劳强度计算公式。
疲劳强度计算公式是根据人体的生理反应和心理感受来评估疲劳程度的一种量化方法。
根据公式计算出的数值越大,表示疲劳程度越高。
疲劳强度计算公式的具体表达式如下:疲劳强度 = 工作负荷× 工作时间× 工作强度 / 休息时间其中,工作负荷指的是工作任务的难度和复杂程度,一般用单位时间内完成的工作量来表示;工作时间是指进行工作的持续时间;工作强度是指工作过程中消耗的体力和脑力;休息时间是指工作过程中的休息时间。
通过这个公式,我们可以计算出一个人在特定工作条件下的疲劳强度。
在实际应用中,我们可以根据这个数值来评估工作的疲劳程度,从而采取相应的措施来减轻疲劳对工作和生活的影响。
为了更好地理解疲劳强度计算公式的应用,我们可以通过一个实例来说明。
假设小明每天工作8个小时,工作负荷为每小时完成10个任务,工作强度为中等,休息时间为每小时休息10分钟。
那么,根据疲劳强度计算公式,我们可以计算出小明的疲劳强度为:疲劳强度= 10 × 8 × 2 / (8 × 10 / 60) = 2.4这个数值表示小明在这种工作条件下的疲劳程度较高。
为了减轻疲劳对小明的影响,他可以适当调整工作强度或增加休息时间,从而降低疲劳强度。
疲劳强度计算公式是一个较为简单的评估疲劳程度的方法,但是在实际应用中还需要考虑其他因素的影响。
例如,个体的体力和心理素质、工作环境的舒适度等都会对疲劳程度产生影响。
因此,在使用疲劳强度计算公式时,需要综合考虑这些因素,才能得出更准确的评估结果。
疲劳强度计算公式是一种用来评估疲劳程度的量化方法。
通过这个公式,我们可以计算出一个人在特定工作条件下的疲劳强度,从而采取相应的措施来减轻疲劳对工作和生活的影响。
机械疲劳强度的计算公式
机械疲劳强度的计算公式引言。
机械疲劳强度是指材料在受到交变载荷作用下所能承受的最大应力,是评价材料抗疲劳性能的重要指标之一。
在工程设计中,准确计算机械疲劳强度对于保证产品的可靠性和安全性至关重要。
本文将介绍机械疲劳强度的计算公式及其相关知识。
机械疲劳强度的概念。
机械疲劳强度是指材料在受到交变载荷作用下所能承受的最大应力。
在实际工程中,材料往往会受到交变载荷的作用,例如机械零件在运转过程中会受到交变载荷的作用,这时就需要考虑材料的疲劳强度。
疲劳强度与材料的抗拉强度、屈服强度等力学性能密切相关,但又有所不同。
疲劳强度是在交变载荷作用下,材料发生疲劳破坏的最大应力,而抗拉强度、屈服强度是在静态载荷作用下,材料发生破坏的最大应力。
机械疲劳强度的计算公式。
机械疲劳强度的计算公式是根据材料的疲劳试验数据和疲劳寿命曲线来确定的。
根据疲劳试验数据,疲劳强度与静态强度之比的数值在0.3~0.9之间。
常用的机械疲劳强度计算公式有双曲线法、极限应力法、应力循环法等。
双曲线法是一种常用的机械疲劳强度计算方法,其计算公式如下:\[ S_e = S_u \cdot (1 k \cdot \log(N_f)) \]其中,\( S_e \)为机械疲劳强度,\( S_u \)为材料的抗拉强度,\( k \)为常数,\( N_f \)为疲劳寿命。
极限应力法是另一种常用的机械疲劳强度计算方法,其计算公式如下:\[ S_e = \frac{1}{2} \cdot S_u \cdot (1 + \frac{1}{n}) \]其中,\( n \)为材料的应力循环指数。
应力循环法是根据材料在交变载荷下的应力循环曲线来计算疲劳强度的方法。
其计算公式如下:\[ S_e = \frac{1}{2} \cdot S_u \cdot (1 + R \cdot K_f) \]其中,\( R \)为载荷比,\( K_f \)为应力比例系数。
以上三种方法都是根据材料的疲劳试验数据和疲劳寿命曲线来确定机械疲劳强度的计算公式,不同的方法适用于不同的材料和载荷情况。
疲劳强度的计算范文
疲劳强度的计算范文疲劳强度是指人体在长时间及高强度工作后所产生的疲劳程度大小。
疲劳强度的计算可以通过多种方法,下面将详细介绍其中的几种常见的计算方法。
1.负荷强度法负荷强度法是通过计算工作的负荷强度来评估疲劳强度。
工作负荷强度可以通过计算工作量与工作时间的比值来获得。
例如,一个工人在8小时工作时间内完成了10个任务,那么他的工作负荷强度为10/8=1.25、负荷强度越高,表示工作负荷越大,疲劳强度也越高。
2.心率变异性法心率变异性法是通过检测心率变化来评估疲劳强度。
正常情况下,心率的变异性较大,而在疲劳状态下,心率的变异性较小。
可以使用心率变异性分析仪来检测心率变化,并根据分析结果来评估疲劳强度。
3.功率频谱法功率频谱法是通过分析工作时人体肌肉的电信号来评估疲劳强度。
该方法可以通过肌电图仪或其他相关设备来记录肌肉的电信号,并通过分析电信号的频率和幅度来评估疲劳强度。
在疲劳状态下,肌肉电信号的频率会降低,幅度会增加。
4.主观评估法需要注意的是,以上所述的计算方法都有一定的局限性。
负荷强度法和主观评估法可能受到个体主观感受的影响,结果不够客观。
心率变异性法和功率频谱法需要使用专业设备,对于一般人群来说可能不太方便。
因此,在实际应用中,可以根据实际情况结合多种方法进行评估,以获得更准确的疲劳强度结果。
除了以上的计算方法,还有许多其他的疲劳强度计算方法,例如氧气摄取率法、二氧化碳产生率法等。
这些方法通常需要使用专业的设备和技术,适用于科研实验或专业机构使用。
在实际工作中,可以根据具体情况选择合适的疲劳强度计算方法,并结合工作环境、工作负荷、个体身体状况等因素进行综合评估。
疲劳强度计算方法
疲劳强度计算方法疲劳强度计算方法疲劳强度计算方法是基于活动强度和活动时间两个方面进行评估的。
活动强度可以用心率、呼吸频率或运动强度等指标来衡量。
活动时间是指从开始活动到结束活动的持续时间。
这两个因素共同决定了疲劳的程度。
步骤二:测量活动强度根据疲劳强度计算方法,首先需要测量活动的强度。
可以通过检测心率、呼吸频率或运动强度等指标来评估活动的强度水平。
心率和呼吸频率可以使用心率监测器或体感设备来测量。
运动强度可以通过运动仪表或运动软件来记录。
步骤三:确定活动时间活动时间是指从开始活动到结束活动的持续时间。
可以使用计时器或运动软件来记录活动的时间。
确保准确记录活动的起止时间,以便计算疲劳强度。
步骤四:计算疲劳强度计算疲劳强度的公式为:疲劳强度 = 活动强度× 活动时间。
根据所测量的活动强度和活动时间,将两者相乘得到疲劳强度值。
疲劳强度值越高,说明疲劳程度越大。
步骤五:评估疲劳程度根据疲劳强度的计算结果,可以将疲劳程度进行评估。
通常可以将疲劳程度分为轻度、中度和重度三个等级,根据疲劳强度值的范围进行划分。
具体的划分标准可以根据个人的体力状况和经验进行调整。
步骤六:使用评估结果评估结果可以帮助个人了解自己的疲劳程度,从而合理安排休息和活动。
对于工作场所来说,疲劳程度的评估可以用于调整工作安排,提高员工的工作效率和生产力。
此外,还可以利用评估结果来制定科学的锻炼计划和管理自身体力劳动。
结语:疲劳强度计算方法可以帮助我们准确评估疲劳程度,从而更好地管理自身的健康和提高工作效率。
通过测量活动强度、确定活动时间,并计算疲劳强度,我们可以了解自己的疲劳程度,并采取相应措施进行调整。
疲劳强度的计算
摘要:零件的疲劳强度是一个值得深刻探讨的问题,在众多领域有着至关重要的地位,零件的疲劳强度决定了其疲劳寿命,也就决定了对零件的选择和对这个器件的设计。
本论文在参考多方资料,以及在平日学习中积累总结的经验之后,对零件疲劳强度的计算有了一些结论,得出影响导致零件疲劳的原因有破坏应力与循环次数之间量的变化影响,静应力的影响,应力集中的影响,零件绝对尺寸的影响,表面状态与强化的影响等方面。
在分析零件疲劳产生原因之后,得出许多关系变化图与计算方法。
运用这些计算方法,对零件疲劳极限进行了计算上的确定。
并总结出疲劳强度在一些条件下的相关计算方法,如在简单应力状态,复杂应力状态下的不同。
对疲劳强度安全系数的确定也进行了一系列分析,最后,尝试建立了疲劳强度的统计模型。
Abstract:The fatigue strength of parts is a worthy of deep discussion,have a vital role in many fields, the fatigue strength of parts determines its fatigue life, also decided on the part of the selection and the device design.This paper in reference to various data, and after the usual study accumulation experience, calculation of the fatigue strength of parts have some conclusion, that caused damage should change between force and the number of cycles of the causes of fatigue parts, the influence of static stress, effect of stress concentration, affects the absolute size, surface state and strengthening effect etc.. After the analysis of fatigue causes, draw many relationship graph and calculation method. Using the calculation method of fatigue limit, determined the calculation. And summarizes the related calculation under some conditions the method of fatigue strength, as in the simple stress state, the complex stress state under the different. Determination of the fatigue strength safety factor is also carried out a series of analysis, finally, try to establish a statistical model of fatigue strength.关键词:零件疲劳寿命疲劳强度Key word:Spare parts Fatigue life Fatigue strength目录1、疲劳强度的基本规律…………………………………………………1.1、破坏应力和循环次数之间量的关系………………………………1.2、疲劳曲线方程式……………………………………………………1.3、静应力对疲劳强度的影响………………………………………………………1.4、应力集中对疲劳强度的影响……………………………………………………1.5、零件绝对尺寸对疲劳强度的影响………………………………………………1.6、表面液态与强化对疲劳强度的影响……………………………………………2、零件疲劳极限的确定…………………………………………………2.1、试验确定……………………………………………………………2.2、计算-试验确定……………………………………………………3、疲劳强度条件…………………………………………………………3.1、简单应力状态………………………………………………………3.2、复杂应力状态………………………………………………………4、疲劳强度安全系数的确定……………………………………………4.1、安全系数的基本理论………………………………………………4.2、复杂应力状态下的疲劳强度安全系数……………………………4.3、不稳定载荷作用时疲劳强度安全系数的确定……………………5、疲劳强度的统计模型…………………………………………………6、总结……………………………………………………………………1、疲劳强度的基本规律疲劳破裂时机器零件破坏的主要原因,并且由于破裂时突然发生的,往往会造成严重的后果,因此对零件疲劳强度进行分析计算时很重要的。
材料疲劳强度计算公式
材料疲劳强度计算涉及到多个因素,包括应力幅值、疲劳极限、循环次数等。
一个常用的疲劳强度计算方法是基于S-N曲线(应力与循环次数的关系曲线)的方法。
在这种情况下,疲劳强度计算公式可以表示为:
N = C * (Δσ)^m
其中:
- N:疲劳寿命(循环次数),即材料在给定应力下能够承受的循环次数。
- C 和m:材料的疲劳参数,这些参数可以通过实验数据拟合得到。
C表示疲劳极限,m表示疲劳强度指数。
-Δσ:应力幅值,即在一个循环中应力的最大值与最小值之差。
需要注意的是,这个公式仅适用于有限寿命疲劳计算。
在无限寿命疲劳计算中,应力幅值应保持在材料的疲劳极限以下。
此外,实际应用中还需要考虑其他因素,如应力集中、尺寸效应、表面处理等,这些因素可能会影响疲劳强度计算结果。
在进行疲劳强度计算时,通常需要根据实际应用场景和材料类型选择合适的计算方法和公式。
工程师们会根据实验数据和经验来确定最佳的疲劳强度计算方法,以确保结构和零件的安全可靠。
疲劳强度计算
疲劳强度计算一、变应力作用下机械零件的失效特征1、失效形式:疲劳(破坏)(断裂)——机械零件的断裂事故中,有80%为疲劳断裂。
2、疲劳破坏特征:1)断裂过程:①产生初始裂反(应力较大处);②裂纹尖端在切应力作用下,反复扩展,直至产生疲劳裂纹。
2)断裂面:①光滑区(疲劳发展区);②粗糙区(脆性断裂区)(图2-5)3)无明显塑性变形的脆性突然断裂4)破坏时的应力(疲劳极限)远小于材料的屈服极限。
3、疲劳破坏的机理:是损伤的累笱4、影响因素:除与材料性能有关外,还与γ,应力循环次数N ,应力幅a σ主要影响 当平均应力m σ、γ一定时,a σ越小,N 越少,疲劳强度越高二、材料的疲劳曲线和极限应力图疲劳极限)(N N γλτσ—循环变应力下应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳寿命(N )——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N 称为疲劳寿命1、疲劳曲线(N γσ-N 曲线):γ一定时,材料的疲劳极限N γσ与应力循环次数N 之间关系的曲线0N —循环基数 γσ—持久极限1)有限寿命区当N <103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限,可接静强度计算 )10(1043≥N ——高周循环疲劳,当043)10(10N N ≤≤时,N γσ随N ↑→N σσ↓2)无限寿命区,0N N ≥ γγσσ=N 不随N 增加而变化γσ——持久极限,对称循环为1-σ、1-τ,脉动循环时为0σ、0τ注意:有色金属和高强度合金钢无无限寿命区,如图所示。
3)疲劳曲线方程))10(10(043N N ≤≤C N N m m N =⋅=⋅0γγσσ——常数∴疲劳极限:γγγσσσ⋅==N m N K NN 0 (2-9) m N NN K 0=——寿命系数 几点说明:①0N 硬度≤350HBS 钢,7010=N ,当7010=>N N 时,取7010==N N ,1=N K≥350HBS 钢,70701025,10)25~10(⨯=>⨯=N N N 时,取701025⨯==N N ,1=N K有色金属,(无水平部分),规定当71025⨯>N 时,取701025⨯==N N②m —指数与应力与材料的种类有关。
机械零件的疲劳强度计算
机械零件的疲劳强度计算1.疲劳强度计算基础疲劳强度计算的基础是疲劳试验数据。
通过疲劳试验,可以得到不同应力水平下的应力与循环寿命的关系,即疲劳试验曲线。
然后通过统计方法,计算出零件在极限寿命设计条件下的疲劳强度。
2.标准疲劳曲线标准疲劳曲线是指确定零件疲劳强度的一种方法。
根据标准疲劳曲线,可以通过查表或计算,得到具体应力水平下的寿命和强度。
3.应力集中系数机械零件在实际工作中常常存在应力集中现象。
应力集中系数是考虑应力集中对零件疲劳强度影响的一个修正系数。
根据零件形状和载荷条件,可以确定相应的应力集中系数,从而修正零件的疲劳强度。
4.疲劳裕度系数疲劳裕度系数是指零件的实际应力与允许应力之比。
疲劳裕度系数是确定零件设计是否合理的一个重要参数。
如果疲劳裕度系数小于1,说明零件存在疲劳强度不足的风险;如果疲劳裕度系数大于1,说明零件在设计寿命内连续运行是安全的。
5.SN曲线法SN曲线法是一种常用的疲劳强度计算方法,通过试验或经验得到不同应力水平下的应力与寿命关系,即SN曲线。
通过与实际应力相比较,可以得到零件的寿命。
6.工程应力法工程应力法是一种简化的疲劳强度计算方法。
该方法根据零件在实际工况中的应力分布情况,选择合适的应力部位,计算得到平均应力,然后根据SN曲线法得到寿命。
7.有限元分析方法有限元分析方法是一种基于数值模拟的疲劳强度计算方法。
通过建立零件的有限元模型,并给定边界条件和载荷条件,可以计算出零件的应力分布情况。
然后通过与SN曲线法相结合,得到零件的疲劳寿命。
总之,机械零件的疲劳强度计算是一个复杂的工作,需要深入研究零件的应力分布、载荷条件、材料性能以及疲劳试验数据等方面,综合运用不同的计算方法和理论,以保证零件在实际工作条件下的安全性和可靠性。
齿轮齿面接触疲劳强度计算公式
齿轮齿面接触疲劳强度计算公式
1.齿轮疲劳强度校核公式为:Kf*S*Yf*Zv*Yδ*YN/(b*Sw)
2.其中,Kf为载荷系数,S为应力集中系数,Yf为综合载荷系数,Zv为载荷比系数,Yδ为动载荷系数,YN为可靠性系数,b为齿轮有效宽度,Sw为齿轮材料疲劳极限应力。
3.齿轮疲劳强度校核公式是根据齿轮锥齿直歯轮的疲劳强度理论推导出来的,用于计算一个齿轮在疲劳破坏前所能承受的最大载荷。
4.齿轮作为机械传动装置中的重要部分,其强度的计算和校核非常重要。
在齿轮的设计和制造中,需要根据负荷、速度、传动比等因素进行疲劳校核,以保证齿轮的安全可靠性。
疲劳强度计算
疲劳强度计算疲劳是现代社会中常见的一个问题,无论是在工作中还是在生活中,我们都可能面临着不同程度的疲劳。
疲劳严重地影响了我们的身心健康,降低了我们的工作效率。
因此,了解和计算疲劳强度是非常重要的。
首先,让我们来了解一下什么是疲劳强度。
疲劳强度是指在一定时间内对身体或大脑造成的疲劳程度。
它可以通过心理和生理两个层面来衡量。
在心理层面,疲劳强度可以通过调查问卷来获得。
调查问卷通常包括一系列与疲劳有关的问题,例如睡眠质量、精神状态、注意力集中等。
通过分析问卷结果,可以得出一个较为客观的心理疲劳指数,进而计算疲劳强度。
在生理层面,疲劳强度可以通过生物传感器或设备来测量。
这些设备可以监测心率、皮肤电阻、眼动、脑电波等多个生理参数,从而得出一个准确的生理疲劳指数。
这些指数可以反映出身体在工作或活动过程中所承受的压力和疲劳程度。
了解了疲劳强度的含义和测量方法后,我们还需要进一步了解如何减轻和预防疲劳。
首先,合理安排工作和休息时间非常重要。
过度工作会导致心理和生理疲劳的累积,因此我们需要适时地休息,避免长时间连续工作。
其次,保持良好的睡眠质量也是减轻疲劳的关键。
规律的睡眠时间和舒适的睡眠环境有助于恢复身体和大脑的能量。
此外,积极锻炼和参与放松活动也是缓解疲劳的有效方法。
运动可以增加身体的耐力和抵抗力,而放松活动如按摩、冥想等则有助于放松身心,减轻压力并改善疲劳感。
总结一下,了解和计算疲劳强度对于我们管理疲劳,提高生活质量和工作效率非常重要。
我们可以通过心理和生理层面的测量方法得到疲劳强度的指数,进而采取合适的措施来减轻和预防疲劳。
合理安排工作和休息时间,保持良好的睡眠质量,积极参与运动和放松活动,都是预防疲劳的有效方法。
希望这些信息对您在日常生活中管理疲劳有所帮助。
压缩弹簧疲劳强度的计算
压缩弹簧疲劳强度的计算弹簧的疲劳强度的计算,疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力,称为疲劳强度或疲劳极限。
实际上,金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。
1、屈服强度:材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。
对同一材料来说,细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2、温度:碳钢的疲劳强度,从室温到120C时下降,从120C到350C 又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时没有疲劳极限。
在高温条件下工作的弹簧,要考虑采用耐热钢。
在低于室温的条件下,钢的疲劳极限有所增加。
有关以上这些影响疲劳强度因素的具体数值,参看有关资料。
3、表面状态:最大应力多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。
弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小,应力集中愈小,疲劳强度也愈高。
材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。
随着表面粗糙度的增加,疲劳极限下降。
在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同,如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。
因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时,由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度;对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等,都可以提高弹簧的疲劳强度。
4、尺寸效应:材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。
因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
5、冶金缺陷:冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。
存在于表面的夹杂物是应力集中源,会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。
采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
疲劳强度计算
一、变应力作用下机械零件的失效特征
1、失效形式:疲劳(破坏)(断裂)——机械零件的断裂事故中,有80%为疲劳断裂。
2、疲劳破坏特征:
1)断裂过程:①产生初始裂反(应力较大处);②裂纹尖端在切应力作用下,反复扩展,直至产生疲劳裂纹。
2)断裂面:①光滑区(疲劳发展区);②粗糙区(脆性断裂区)(图2-5)
3)无明显塑性变形的脆性突然断裂
4)破坏时的应力(疲劳极限)远小于材料的屈服极限。
3、疲劳破坏的机理:是损伤的累笱
4、影响因素:除与材料性能有关外,还与γ,应力循环次数N ,应力幅a σ主要影响 当平均应力m σ、γ一定时,a σ越小,N 越少,疲劳强度越高
二、材料的疲劳曲线和极限应力图
疲劳极限)(N N γλτσ—循环变应力下应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限
疲劳寿命(N )——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N 称为疲劳寿命
1、疲劳曲线(N γσ-N 曲线):γ一定时,材料的疲劳极限N γσ与应力循环次数N 之间关系的曲线
0N —循环基数 γσ—持久极限
1)有限寿命区
当N <103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限,可接静强度计算 )10(1043≥N ——高周循环疲劳,当043)10(10N N ≤≤时,N γσ随N ↑→N σσ↓
2)无限寿命区,0N N ≥ γγσσ=N 不随N 增加而变化
γσ——持久极限,对称循环为1-σ、1-τ,脉动循环时为0σ、0τ
注意:有色金属和高强度合金钢无无限寿命区,如图所示。
3)疲劳曲线方程))10(10(043N N ≤≤
C N N m m N =⋅=⋅0γγσσ——常数
∴疲劳极限:γγγσσσ⋅==N m N K N
N 0 (2-9) m N N
N K 0=——寿命系数 几点说明:
①0N 硬度≤350HBS 钢,7010=N ,当7010=>N N 时,取7010==N N ,1=N K
≥350HBS 钢,70701025,10)25~10(⨯=>⨯=N N N 时,取
701025⨯==N N ,1=N K
有色金属,(无水平部分),规定当71025⨯>N 时,取701025⨯==N N
②m —指数与应力与材料的种类有关。
钢 m=9——拉、弯应力、剪应力 青铜 m= 9——弯曲应力
m=6——接触应力 8——接触应力
③γ越大,材料的疲劳极限N γσ与γσ越大,1-=γ(对称循环)最不利。
2、材料的疲劳极限应力图——同一种材料在不同的γ下的疲劳极限图(a m σσ-图) 对任何材料(标准试件)而言,对不同的γ下有不同的γσ,即每种γ下都对应着该材料的最大应力γσσ=m ax ,再由γ可求出max min γσσ=和m σ、a σ
以m σ为横坐标、a σ为纵坐标,即可得材料在不同γ下的极限m σ和a σ的关系图 )(111γγσσσγm →→
)(222γγσσσγm →→
简化的材料与零件的疲劳极限详应力图:
如图2-7A ′B ——塑性材料所示,曲线上的点对应着不同γ下的材料
疲劳极限γσ(相应的应力循环次数为0N )
),0(
1-'σA ——∵1max
2,1,0-=='-==σσσγσγm 对称极限点 )0,(B B σ——1,,0max +====γσσσσm lin a 强度极限点
)2,2(0
0σσD '——∵22max γ
σσσσ=='='m a ,∴0=γ,∴20σσσ='='m a
脉动疲劳极限点 )0,(s C σ——屈服极限点
简化极限应力线图:C G D A '''——简化极限应力图可简化计算(曲线不好求lin σ,而直线好求lin σ)
∵考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限,∴由)0,(s C σ点作135°(与m σ轴)斜线
与D A ''的延长线交于G ',得折线C G D A ''',线上各点的横坐标为极限平均应力m
σ',线上各类的纵坐标为极限平均应力幅a
σ' G A '上各类:a m lin σσσσ'+'=='max
,如max max σσ'<不会疲劳破坏 C G '上各类:s a m lin
σσσσ='+'=',如s σσ<max 不会屈服破坏 ∴零件的工作应力点位于C G D A '''折线以内时,其最大应力既不超过疲劳极限,又不超过屈服极限。
∴C G D A ''以内为疲劳和塑性安全区
C G
D A ''以外为疲劳和塑性失效区,工作应力点离折线越远,安全程度愈高。
材料的简化极限应力线图,可根据材料的01,σσ-和s σ三个试验数据而作出。
目前世界上常用的极限应力图 haigh 图,即a m σσ-图(本书)
goodmam 图,即lin σσ-max 图
simith 图,即max σσ-m 图。