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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料疲劳计算(共4篇)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
2、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：Thefatiguestrengthofpartsisaworthyofdeepdiscussion,haveavitalroleinmanyfields,thefatiguestrengthofpartsdeterminesitsfatiguelife,alsodecidedonthepartoftheselectionandthedevicepaperinreferencetovar
3、iousdata,andaftertheusualstudyaccumulationexperience,calculationofthefatiguestrengthofpartshavesomeconclusion,thatcauseddamageshouldchangebetweenforceandthenumberofcyclesofthecausesoffatigueparts,theinfluenceofstaticstress,effectofstressconcentration,affectstheabsolutesize,surfacestateandstrengtheni
4、ngeffectetc.Aftertheanalysisoffatiguecauses,drawmanyrelationshipgraphandcalculationmethod.Usingthecalculationmethodoffatiguelimit,determinedthecalculation.Andsummarizestherelatedcalculationundersomeconditionsthemethodoffatiguestrength,asinthesimplestressstate,thecomplexstressstateunderthedifferent.D
5、eterminationofthefatiguestrengthsafetyfactorisalsocarriedoutaseriesofanalysis,finally,trytoestablishastatisticalmodeloffatiguestrength.关键词：零件疲劳寿命疲劳强度Keyword:SparepartsFatiguelifeFatiguestrength目录1、疲劳强度的基本规律?、破坏应力和循环次数之间量的关系?、疲劳曲线方程式?、静应力对疲劳强度的影响?、应力集中对疲劳强度的影响?、零件绝对尺寸对疲劳强度的影响?、表面液态与强化对疲劳强度的影响?2、零件疲劳极
6、限的确定?、试验确定?、计算-试验确定?3、疲劳强度条件?、简单应力状态?、复杂应力状态?4、疲劳强度安全系数的确定?、安全系数的基本理论?、复杂应力状态下的疲劳强度安全系数?、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。首先，先探讨一下疲劳强度的基本规律。、破坏应力和循环次数之间量的关系试验研究的结果表明，结构材料的破坏特性取决于载荷的循环次数。在循环次数很少的情况下，塑性材料的试验产生颈缩，并且在最小截面处发24生断
7、裂，这就是静破坏。当循环次数为1010时，出现裂纹网格和明显的塑性变形，这就是低周疲劳破坏。这种破坏有混合的特点，即在端口上可5以看到局部区域有疲劳破坏的现象。最后，在循环次数N10的情况下，可以看到典型的疲劳破坏，而没有明显的塑性变形的痕迹。当变向应力减小时，破坏载荷的循环次数N的数值将增高。破坏之前的循环次数具有统计雪上的离散性，因此，通常把载荷循环次数N看做是破坏前的平均循环次数。在图1-2上示出了典型的=关系。在对数坐标上，表示这些关系的时折曲线。对于碳素钢来讲，第一型折曲线是典型的，在对称循环载荷的作用下，疲劳极限为-1，当N0的范围内，下式表明的直线规律还是适用的：m?0N?C0(
8、1-8)7mm0比m大得多，近似地取m010m。因为点A0同时属于公式和公式表示的两条直线，所以常数C和C0存在如下的关系：mC?C?000?m如果直线通过点A2，则存在mC?1B1对于点A1，可近似地取1。开始向低周范围过渡的循环次数为：?B?N1?T?、静应力的影响作用在截面同一点上的交变应力的应力幅的极限值an与平均应力m的关系示于图1-4之上。如果没有静应力，则an=-1。在等于强度极限的静应力作用下，an=0时，就会出现破坏。m1研究结果表明，在压缩静应力作用下，疲劳极限增高。在这种情况下，由于强化加工在零件的表面层形成了参与压应力，这是疲劳强度增高的主要原因之一。为了进行计算，利用
9、分析公式an=f?m?。最实用的时线性公式：?an?1?m式中?材料对非对称循环的敏感系数中的系数?2?1?0?0在利用上面等式的时候，应该对静强度进行限制，取给出满意的结果。这时，公式变成下面的形式：?an?m?1?B对于钛合金，铝合金和热强合金，可以去=1。、应力集中的影响在交变载荷的作用下，应力集中有很大的危险性。大量的疲劳破坏都是与圆角半径过小、表面划伤、孔以及其他高的应力集中源有关。与静强度不同，疲劳强度具有极为明显的局部特性，这就说明应力局部增高，材料的点缺陷有很大的影响。应力集中由理论应力集中系数来表明，理论应力集中系数为：?max?疲劳分析，从零开始1测量应变、应力谱图衡量应力
10、集中的区域，布置应变片可以通过模拟或试验，确定应力集中的区域，然后按左下图在应力集中区域布置三个应变片：因为材料是各向同性，所以x,y方向并不一定是水平和竖直方向，但两者一定要垂直，中间一个一定要和x,y方向成45角。根据测的应变和材料性能，计算应力测得的三个应变，分别记为x,y,xy。两个主应力：其中，E为材料的弹性模量，为泊松比。根据这两个主应力，可以计算出有些方法可能需要的等效应力，如米塞斯等效应力：?m?12?1?2?2?1?222?或最大剪应力：?12?1?2?实际测量的是应变-时间谱图，应力-时间谱图可由上述公式计算。分解谱图就是对上面测得的应力时间谱图进行分解统计，计算出不同应力
11、循环下的次数，以便计算累积的损伤。最常用的是雨流法。2获取材料数据如果载荷频率不高，可以做一组简单的疲劳测试：得到一条应力-寿命曲线，即所谓的S-N曲线：1：如果载荷频率较高或温度变化较大，还要测量不同平均应力和不同温度下的S-N载荷，以便进行插值计算，因为此时平均应力对寿命有影响。也可以根据不同的经验公式，以及其他材料性能，由普通的曲线来计算平均应力不为零时对应的疲劳寿命。2：如果材料数据极为有限，或者公司很穷很懒不愿做疲劳试验，也可以由材料的强度估算疲劳性能。3：:如果出现塑性应变，累计损伤一般基于应变寿命曲线，所以需要施加应变载荷。3损伤计算到目前为止，疲劳分析基本上是基于经验公式，还没
12、有完全统一的理论。损伤累积的计算方法有很多种，最常用的是线性累计损伤，但其结果不保守，计算得到的寿命偏高。?Di?niNi,f?准确度比较高的累计准则是双线性准则，并且计算比“破坏曲线法”要容易，所以，是一个很好的折衷选择。第十四章疲劳分析的数值计算方法及实例第一节引言零件或构件由于交变载荷的反复作用，在它所承受的交变应力尚未达到静强度设计的许用应力情况下就会在零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并扩展、最后突然断裂。这种现象称为疲劳破坏。疲劳裂纹的形成和扩展具有很大的隐蔽性而在疲劳断裂时又具有瞬发性，因此疲劳破坏往往会造成极大的经济损失和灾难性后果。金属的疲劳破坏形式和机理不同与静载破坏，所以零
13、件疲劳强度的设计计算不能为经典的静强度设计计算所替代，属于动强度设计。随着机车车辆向高速、大功率和轻量化方向的迅速发展，其疲劳强度及其可靠性的要求也越来越高。近几年随着我国铁路的不断提速，机车、车辆和道轨等铁路设施的疲劳断裂事故不断发生，越来越引起人们的重视。疲劳强度设计及其研究正在成为我国高速机车车辆设计制造中的一项不可缺少的和重要的工作。金属疲劳的研究已有近150年的历史，有相当多的学者和工程技术人员进行了大量的研究，得到了许多关于金属疲劳损伤和断裂的理论及有关经验技术。但是由于疲劳破坏的影响因素多而复杂并且这些因素互相影响又与构件的实际情况密切相关，使得其应用性成果尚远远不能满足工程设计
14、和生产应用的需要。据统计，至今有约90%的机械零部件的断裂破坏仍然是由直接于疲劳或者间接疲劳而引起的。因此，在21世纪的今天，尤其是在高速和大功率化的新产品的开发制造中，其疲劳强度或疲劳寿命的设计十分重要，并且往往需要同时进行相应的试验研究和试验验证。疲劳断裂是因为在零件或构件表层上的高应力或强度比较低弱的部位区域产生疲劳裂纹，并进一步扩展而造成的。这些危险部位小到几个毫米甚至几十个微米的范围，零件或构件的几何缺口根部、表面缺陷、切削刀痕、碰磕伤痕及材料的内部缺陷等往往是这种危险部位。因此，提高构件疲劳强度的基本途径主要有两种。一种是机械设计的方法，主要有优化或改善缺口形状，改进加工工艺工程和质量等手段将危险点的峰值应力降下来；另一种是材料冶金的方法，即用热处理手段将危险点局部区域的
