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第三章影响疲劳强度的因素
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。
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
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A♦净W板tf2•F/2bd
•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<100hftfjiQfte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
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—'~
Kt=1+^(KxC-1)
•Li
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
<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+0.65X(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SMj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
CfcA全
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必枣的孔或沟»配X在构件的低貨力区.專铃•
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试样W苓件的尺寸对破劳强度影响也很大・一般索说•布件和试样的尺『增丈W披労强哎 这神强度W不件尺寸増大而》低的观衣称为《劳尺寸影亦称为尺寸效应. (1)材料的机械强度杵施(包括«^nfi6)隨若材料断面的堀人而》腿・崖度缢剧越的合金刚这#现象总朗显.扯燃它勺材料的冶金、热totL艺W金相俎歩件关•足由材料的内庄性庾决症的,而与军件的结枸•戟苛情况.冷加工过収无关,⑵零《件的MZ力梯度是逍成尺寸效应的.fc^Sihb如尺寸不W的试件*受力条件相1臥而危険戍样備应力tn器,W大尺寸零件由于应力柿度W、二疲旁曙麼低,小试件由于应力柿麼大而线劳《度禹;⑶从M—毛坯上取卜的不同斷面的试样.大尺寸试件的蜒劳冬度低十小试件的-这是因为大尺寸试件含冇更氢的疫劳损仿谏.製纹Off生的《14? 就岛,从而Fft娠劳事度! ^降- ■M2newflcw 上而两个试样•眾受弯Gm的作用•芥两个试样的最大应力am«郴同・对集-ft应力K域来说.大试样庄此应力区域内的金W胡荻粒ft婴大f-协试样住此应力IX域的佥風肘顺鈍tt,对疲劳强«来说.笔少耍仃•定数ft的禺粒达刘某一应力《限M.才合产临疲劳裂仅. -衡以大试样产生疲劳裂纹的町能性就大,闪比大试样的债劳极覘陈低. •乃一方【fth揣强哎钢的佥«馅卅iW純比较细4、.ft尺寸WM的情况下•《高应力P{所包含的晶粒牛數越姜.这柑就理容丛形成出观域劳製蚊的条件。 W化務强段钢受尺寸的老轲比低戟度M较为严《• •尺寸效战的影响町由对比试轮测 •徴对称術坏F.比淆大诚样的疲苦《|1«为(6,)护比淆小试栉的«劳极》为刚苑者的比值称为尺寸效应系数•用e农示. €=(O")JOf •E总最小的集对于碗试样-UJ1U£=1.茨示爪受尺寸彭响• 1.0 04 、 A 、 、 、 1 J200-140 rm 、 MO <、 •、 ■■ Q9 «S 1020)03SttIMIM2MMftMM dwsn nxl»尺寸 33表血此洁度 农ffi比湖支对肢为a/ffd浪人的越杯苓件绘过加C后所iik皿的农耐缺陥・足引总应力集中的《斎・W而降低r嫩劳a度• 衣ifi加工对疲劳极PU的响•町用-泯fi加工系数"爲农示• 眄是某种加工试样的披劳极PR与标准试样的疫劳极限的比傅,他是一个小于丄的系《•衣歼4戈劳槪FU降低的百分《- 6“一具育》种加工舉®的标准光猜试样的《勞駁限(Mr);6—瞎光的标准光滑试样的《劳极ffiCMpa). 3.4Xt他因素的彫响 <i)載荷关拉斤垠严載-具次是疑转戦荷.弓曲戟*5严舉程度tt小* (2)on««i^i 诳常頤事一5-3OOHZ.-般认为ftttfin戟频率范国内,婕劳根限彫响不君世; 低赖一一O・1、5H"疲劳ttHifJPyib 崗缄一一300-IOOOOOHZS疲劳极限倉歼1^«. taJtt枚聿彫响还ijiju找樹力彳f关.应力直|鮎频举老响<8人・ (3)裁待波影: 主雯是在岛址盛蚀坏境1^形晌较>9IU.主婴担厳大枝待停册 时何的影*h而一般的适用环境町以不读影响•
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- 第三 影响 疲劳强度 因素