第三章 零件的疲劳强度

本章对应 邱宣怀 《机械设计：第四版》 第三章

及 濮良贵 《机械设计：第十版》 第三章

3-1 疲劳断裂特征

疲劳源

疲劳发展区

脆性断裂区

前沿线

垄沟纹

3-2 疲劳曲线和疲劳极限应力图

疲劳曲线

表示循环次数 $N$ 与疲劳极限间的关系曲线，称为疲劳曲线，$\sigma - N$ 或 $\tau -N$ 曲线。

有限寿命区

无限寿命区

疲劳极限应力图

反映材料在相同循环次数和不同循环特性下疲劳极限变化情况

近似呈抛物线分布

简化为几条折线段

3-3 影响机械零件疲劳强度的主要因素

3-4 零件的许用疲劳极限

$\overline{AB}$ :

$$\sigma_{-1} = \sigma_a + \varphi_{\sigma} \cdot \sigma_m$$

$\overline{A^{\prime} B^{\prime}}$

$$\sigma_{-1} = K_{\sigma} \sigma_{ae}^{\prime} + \varphi_{me}^{\prime}$$

3-5 零件的疲劳强度计算

单向应力

复合应力

$r = C$

求 $N^{\prime}$ 坐标

$$\sigma_{me}^{\prime} = \frac{\sigma_{-1} \cdot \sigma_m}{K_\sigma \cdot \sigma_a + \varphi_{\sigma} \cdot \sigma_m}$$

$$\sigma_{ae}^{\prime} = \frac{\sigma_{-1} \cdot \sigma_m}{K_{\sigma} \cdot \sigma_a + \varphi_{\sigma} \cdot \sigma_m}$$

安全系数计算

1）按照 \sigma_\max 求

$$S = \frac{\sigma_{\lim}}{\sigma_{\max}} = \frac{\sigma_{\max}^{\prime}}{\sigma_{\max}} = \frac{\sigma_{-1}}{K_{\sigma} \cdot \sigma_a + \varphi_{\sigma} \cdot \sigma_m} \geq [S]$$

2）按 $\sigma_a$ 求

$$S_a = \frac{\sigma_{-1}}{K_{\sigma} \cdot \sigma_a + \varphi_{\sigma} \cdot \sigma_m} \geq [S]$$

3）按屈服求

$$S_{\sigma} = \frac{\sigma_s}{\sigma_m + \sigma_a} \geq [S]$$

3-6 规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度

3-7 低周循环疲劳概述

3-8 疲劳裂纹寿命概述