第二章 机械零件的强度VIP免费

第1页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共17页第二章机械零件的强度（一）教学要求掌握极限应力图和单向稳定变应力时强度计算（二）教学的重点与难点极限应力图绘制及应用（三）教学内容§2—1载荷与应力的分类一、载荷的分类静载荷：载荷的大小与方向不随时间变化或随时间变化缓慢变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化）2）随机（变）载荷——载荷的频率和幅值均随机变化循环变载荷：a)稳定循环变载荷——每个循环内载荷不变，各循环周期又相同（往复式动力机曲轴）b)不稳定循环变载荷——每一个循环内载荷是变动的载荷：1）名义载荷；2）计算载荷。（如前章所述）二、应力的分类1、应力种类应力静应力不稳定变应力——变应力中，每次应力变化的周期T、σm和应力幅变应力σa三者之一不为常数稳定循环变应力——T、σm、σa均不变不稳定变应力规律性不稳定变应力图2-2a随机变应力—统计图2-2b稳定循环变应力的基本参数和种类：（参数间的关系：图示）2、稳定循环变应力的基本参数和种类a)基本参数最大应力σmin、σm+σa、最小应力σmin，平均应力σm=σmax+σm，应力幅σa最小应力σmin=σm−σa平均应力σmσm=σmax+σm2第2页共17页第1页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共17页应力幅σaσm=σmax−σm2应力循环特性：γ=σmimσmax∴−1<γ<+1注意：一般以绝对值最大的应力为σmax五者中，只要知道两者，其余参数即可知道，一般常用如下的参数组合来描述：①σm和σa；②σmax和σmin；③σmax和σmb)稳定循环变应力种类-1，σmax=σmin=σa,σm=0，对称循环变应力按γ=σmimσmax=0，σmin=0，σm=σa=σmax2，脉动循环变应力−1<γ<+1，σmax=σm+σa，σmin=σm-σa，不对称循环变应力+1，静应力其中最不利的是对称循环变应力。注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生，其实例如图2-4所示——转动心轴表面上a点产生的应力情况3）名义应力和计算应力名义应力——由名义载荷产生的应力σ(τ)计算应力——由计算载荷产生的应力σca(τca)计算应力中计入了应力集中等影响。机械零件的尺寸常取决于危险截面处的最大计算应力§2—2静应力时机械零件的强度计算静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂一、单向应力下的塑性零件强度条件：{σea≤[σ]=σs[s]στca≤[τ]=τs[s]τ或{sσ=σsσca≥[s]σsτ=τsτca≥[s]τσs、τs—材料的屈服极限sσ、sτ—计算安全系数[s]σ，[s]τ—许用安全系数二、复合应力时的塑性材料零件按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算第3页共17页第2页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共17页设单向正应力和切应力分别为σ和τ由第三强度理论：σca=√σ2+4τ2≤[σ]=σs/[s]取σs/τs=2（最大剪应力理论）或由第四强度理论：σca=√σ2+4τ2≤[σ]=σs/[s]σs/τs≈√3或（最大变形能理论）sca=σs√σ2+(σsτs)2τ2≤[s]sca=sσsτ√sσ2+sτ2≤[s]sσ、sτ分别为单向正应力和切应力时的安全系数，可由式（2-4）求得。三、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：σB（强度极限）塑性材料极限应力：σs（屈服极限）失效形式：断裂，极限应力——强度极限σB和τB1、单向应力状态强度条件：σca≤[σ]=σB[s]σ或sσ=σBσca≥[s]στca≤[τ]=τB[s]τ或sτ=τBτca≥[s]σ2、复合应力下工作的零件按第一强度条件：σca=12(σ+√σ2+4τ2)≤[σ]=σB[s]（最大主应力理论）sca=2σBσ+√σ2+4τ2≥[s]注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）——强度计算应计入应力集中的影响脆性材料（铸铁）——强度计算不考虑应力集中一般工作期内应力变化次数<103（104）可按静应力强度计算。§2-3机械零件的疲劳强度计算第4页共17页第3页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共17页一、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...