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　　§3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-3 机械零件的抗断裂强度 §3-4 机械零件的接触强度

　　二、 s－N疲劳曲线 机械零件的疲劳大多发生在s－N曲线的 CD段，可用下式描述：

　　幅的极限值。 由于是对称循环变应力，故应力幅即为最 大应力。弧线;B 上任何一个点即代表一对 极限应力σa′及τa′。 若作用于零件上的应力幅sa及ta如图中M点表示，则由于此工作应力点在 极限以内，未达到极限条件，因而是安全的。 计算安全系数：

　　若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力 σ1 每循环一次 对材料的损伤率即为1/N1，而循环了n1次的σ1对材料的损伤率即为n1/N1。如此 类推，循环了n2次的σ2对材料的损伤率即为n2/N2，……。 当损伤率达到100%时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有： n n1 n  2  3 1 详细分析 N 1 N 2 N3

　　根据零件工作时所受的约束来确定应力可能发生的变化规律，从而决定 以哪一个点来表示极限应力。 机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种： 应力比为常数：r=C 平均应力为常数σm=C 详细分析 最小应力为常数σmin=C

　　适当提高零件的表面质量，IM电竞app下载 IM电竞app官网特别是提高有应力集中部位的表面加工 质量，必要时表面作适当的防护处理。 尽可能地减少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。

　　在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然 断裂，这种现象称为低应力脆断。

　　用AＧC折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。

　　由于ND很大，所以在作疲劳试验时，常 s－N疲劳曲线(称为循环基数)，用N0 及其相对应的疲劳极限σr来近似代表ND和 σr∞，于是有：

　　当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力sa 和ta时，由实验得 出的极限应力关系式为：

　　尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要 措施。 在不可避免地要产生较大应力集 中的结构处，可采用减载槽来降 低应力集中的作用。

　　在综合考虑零件的性能要求和经 减载槽 济性后，采用具有高疲劳强度的材料，并配以适当的热处理和各种 表面强化处理。

　　由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。 以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1 s 与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e的比值，即 Ks  1 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。 将零件材料的极限应力线; 按比例向下移， 成为右图所示的直线ADG，而极 限应力曲线的 CG 部分，由于是 按照静应力的要求来考虑的，故 不须进行修正。这样就得到了零 件的极限应力线图。

　　进行零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的 σmax 及 σmin确定 平均应力σm与应力幅σa，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应 力点M或N。 相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线 上的某一个点所代表的应力 (s m , s a ) 。   计算安全系数及疲劳强度条件为：

　　式中ρ1和ρ2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径, 其中正号用于外 接触，IM电竞app下载 IM电竞app官网负号用于内接触。 接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的。挤压应力是面接触引起 的应力，是二向应力状态，而接触应力是三向应力状态。接触应力的特点 是：仅在局部很小的区域内产生很大的应力。

　　通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是 导致低应力断裂的内在原因。

　　对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方 面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统 的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。 断裂力学——是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和 变形规律的学科。 为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子 KI（或KⅡ、KⅢ）和断裂韧度KIC (或KⅡC、KⅢC）这两个新的度量指标来 判别结构安全性，即： KI＜KIC时，裂纹不会失稳扩展。 KI≥KIC时，裂纹失稳扩展。

　　当两零件以点、线相接处时，其接触的局部会引起较大的应力。这局 部的应力称为接触应力。

　　机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用等寿命曲线来 描述。该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。