高周疲劳强度怎么计算? 关于疲劳强度计算准则你知道吗?

2018-09-28
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文章简介:疲劳是材料.零件和构件在循环加载下,在某点或某些点产生局部的永久性损伤,并在一定循环次数后形成裂纹.或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象. 为便于分析研究,常按破坏循环次数的高低将疲劳分为两类:①高循环疲劳(高周疲劳):作用于零件.构件的应力水平较低,破坏循环次数一般高于10000-100000的疲劳,弹簧.传动轴等的疲劳属此类.②低循环疲劳(低周疲劳):作用于零件.构件的应力水平较高,破坏循环次数一般低于10000-100000的疲劳,如压力容器.燃气轮机零件等的疲劳.实践表明,疲劳寿命分散性

疲劳是材料、零件和构件在循环加载下,在某点或某些点产生局部的永久性损伤,并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。

为便于分析研究,常按破坏循环次数的高低将疲劳分为两类:①高循环疲劳(高周疲劳):作用于零件、构件的应力水平较低,破坏循环次数一般高于10000~100000的疲劳,弹簧、传动轴等的疲劳属此类。②低循环疲劳(低周疲劳):作用于零件、构件的应力水平较高,破坏循环次数一般低于10000~100000的疲劳,如压力容器、燃气轮机零件等的疲劳。实践表明,疲劳寿命分散性较大,因此必须进行统计分析,考虑存活率(即可靠度)的问题。具有存活率p(如95%、99%、99.9%)的疲劳寿命Np的含义是:母体(总体)中有p的个体的疲劳寿命大于Np。而破坏概率等于(1-p)。常规疲劳试验得到的S-N曲线是p=50%的曲线。对应于各存活率的p的S-N曲线称为p-S-N曲线

高周疲劳强度怎么计算?

常规疲劳强度计算假设零件没有初始裂纹,应用标准试样实验得到的材料疲劳极限或S-N曲线为依据,再考虑零件由于表面状态、尺寸及几何形状引起的应力集中等因素。下图示以最大应力σ (max)为纵坐标,疲劳寿命N为横坐标,根据试验数据得到的S-N曲线。

钢材的S-N曲线的右侧是一条水平渐近线,水平线起始点对应的应力值称为疲劳极限。疲劳极限表明,只要最大应力小于疲劳极限,应力循环次数可以无限大而不发生破坏。水平线起始点的横坐标Ne大约为10^7,N>=Ne的区域称为无限寿命区。根据S-N曲线水平线段进行的疲劳强度计算称为无限寿命计算。

疲劳曲线的左侧是一条近似斜线,在斜线段N<Ns,称为有限寿命区,根据这段斜线所作的疲劳强度计算称为有限寿命计算。

疲劳强度计算准则

1.如果零件的应力循环次数N<=Ns(Ns为疲劳曲线上材料屈服极限σ [s])对应的循环数,一般取Ns≈10^5,零件受静强度条件控制,不需作疲劳强度计算。

2.如果零件的应力循环次数N大于Ns,但是小于Ne(Ne称为应力循环基数),对于钢材Ne≈10^7。根据零件对应的疲劳强度σ [rk]′ 对零件进行有限寿命疲劳计算。

3.如果零件的应力循环次数N>=Ne,根据疲劳极限σ [rk]对零件进行无限寿命疲劳计算。

工作级别为M1-M3的机构,由于应力循环数少,不做疲劳计算。工作级别M4、M5的机构根据应力循环数N决定是否需要进行疲劳计算。工作级别M5以上的机构,其机构零件和金属结构都需要作疲劳计算。非工作机构可不做疲劳计算。沿海地区、台湾省、南海诸岛以及内陆山口地区自身高度大的起重机,如果金属结构自振频率小于4Hz,由于风振作用,在自重载荷和风载荷作用下,金属结构有可能发生疲劳破坏,不论起重机的工作级别如何,都需要进行疲劳计算。