机械设计手册

第31篇疲劳强度设计

主要符号表

第1章概述

1疲劳术语

2循环应力

3疲劳强度一寿命曲线(S-N曲线)

4疲劳的分类

第2章疲劳试验

1试样及其制备

1．1试样

1．2试样制备

1．2．1取样

1．2．2机械加工

1．2．3热处理

1．2．4测量、探伤与贮存

2试验方法

2．1常规疲劳试验法

2．2成组试验法

2．3升降法试验

第3章影响疲劳强度的因素

与提高强度的方法

1应力集中的影响

1．1应力集中与应力梯度

1．2理论应力集中系数

1．3有效应力集中系数

1．3．1带台肩圆角的圆柱形零件的

有效应力集中系数

1．3．2带沟槽的圆柱形零件的有效应力集中系数

1．3．3开孔的机械零件的有效应力集中系数

1．3．4其他常用零件的有效应力集中系数

1．3．5敏性系数的统计参数

1．4用相对应力梯度求有效应力集中系数

2尺寸的影响

3表面状态的影响

3．1加工情况

3．2腐蚀情况

3．3表面强化

4频率影响

5载荷类型的影响

5．1平均应力的影响

5．2应力峰值的影响

6环境因素的影响

6．1腐蚀环境的影响

6．1．1载荷频率的影响

6．1．2腐蚀方式的影响

6．1．3腐蚀介质的pH值影响

6．1．4应力集中的影响

6．1．5尺寸的影响

6．1．6应力状态的影响

6．2温度的影响

6．2．1低温的影响

6．2．2高温的影响

6．3受载方式的影响

7提高零件疲劳强度的方法

7．1合理选材

7．2改进结构

7．3表面强化

7．3．1表面喷丸强化

7．3．2表面辊压强化

7．3．3内孔挤压强化

7．3．4表面化学热处理

7．3．5表面淬火

7．3．6表面激光强化

第4章高周疲劳

1概述

1．1常规疲劳设计

1．2安全系数

2无限寿命设计

2．1单向应力时无限寿命设计

2．1．1计算公式

2．1．2算例

2．2多向应力时无限寿命设计

3有限寿命设计

3．1安全系数计算公式

3．2寿命估算

3．3算例

第5章低周疲劳

1低周疲劳的S-N曲线

2循环应力-应变曲线

2．1滞后回线

2．2循环硬化和软化

2．3循环应力-应变曲线

3应变-寿命曲线

3．1曼森-科芬方程

3．2四点法求应变-寿命曲线

3．3通用斜率法

4低周疲劳试验

4．1低周疲劳试验的试样

4．2带过渡圆弧的试样应变幅度的

修正

4．3试验设备

4．4试验条件

4．5低周疲劳试验方法

5低周疲劳的寿命估算

6裂纹形成寿命估算局部应力应变法

6．1预备知识

6．1．1真实应力与真实应变

6．1．2玛辛特性

6．1．3材料的记忆特性

6．1．4载荷顺序效应

6．2局部应力-应变分析

6．2．1滞后回线方程式

6．2．2诺伯法

6．3裂纹形成寿命估算方法

6．3．1损伤计算

6．3．2估算裂纹形成寿命的步骤

6．4算例

第6章腐蚀疲劳

1概述

2腐蚀疲劳强度

2．1腐蚀疲劳极限

2．2腐蚀疲劳的S-N曲线

2．3影响腐蚀疲劳强度的因素

3腐蚀疲劳的寿命估算

第7章高温疲劳和低温疲劳

1高温对材料力学性能的影响

2高温时材料的S-N曲线

3影响高温疲劳性能的主要因素

3．1材料因素

3．2温度因素

3．3频率因素

3．4塑性应变因素

3．5应力集中因素

3．6表面状态因素

3．7平均应力因素

4高温下的疲劳强度计算

4．1蠕变极限和持久极限

4．1．1蠕变极限

4．1．2持久极限

4．2静态计算法

4．3蠕变疲劳复合作用计算法

5低温疲劳

5．1金属在低温下的单调特性

5．2低温下材料的疲劳数据

5．2．1低温下材料的疲劳极限

5．2．2低温时应力集中的影响

5．3低温下低周疲劳的S-N曲线

5．4低温下的等寿命曲线

5．5低温下的裂纹形成寿命

5．6防止低温脆断的措施

第8章热疲劳

1热应力与热应变

2热疲劳试验方法

2．1定性比较法

2．2定量测定法

2．3盘形试样等的测定法

2．4热一机械疲劳试验方法

3热疲劳强度与寿命估算

3．1最大温度一寿命曲线

3．2应变幅度一寿命曲线

3．3热疲劳曲线与其他疲劳曲线

比较

3．4高强铝合金2A80的热疲劳特性

4热疲劳强度设计中的主要问题

第9章接触疲劳

1接触应力分析

2接触疲劳破坏

3影响接触疲劳的因素

3．1滑动速度因素

3．2表面粗糙度因素

3．3润滑油膜因素

3．4润滑剂因素

3．5接触物体材料因素

3．5．1非金属夹杂物

3．5．2热处理组织状态

3．5．3表层与心部硬度

4接触疲劳强度计算

5接触疲劳的S-N曲线和P-S-N曲线

6热磨损

第10章损伤容限设计

1裂纹扩展寿命估算

1．1脆断与裂纹扩展的判别

1．2裂纹扩展过程

2裂纹扩展的材料参量

2．1断裂韧度KIC

2．2裂纹扩展门槛值△Kth

2．3裂纹扩展速度da／dN

3疲劳裂纹扩展寿命估算方法

4算例

5损伤容限设计

5．1损伤容限设计概念

5．2损伤容限设计的内容

5．2．1确定设计使用载荷谱

5．2．2确定关键件

5．2．3材料选择

5．2．4结构细节设计的控制

5．3结构设计

5．4缺陷假设

5．4．1初始裂纹尺寸

5．4．2连续损伤假设

5．4．3剩余结构损伤

5．4．4使用中检查后损伤假设

5．5剩余强度

5．5．1剩余强度概念

5．5．2多途径传力结构剩余强度曲

线

5．6损伤检查

5．6．1可检查度

5．6．2检查能力评估方法

5．6．3检查间隔

参考文献

　　本书是在前几版的基础上，吸收了近年来新的设计方法及最新国家标准，全面、系统地介绍了所有现代设计和常规设计方法，数据和图表，全书共分常用资料，机械零部件与传动设计(一)、(二)，液压、气动、液力传动与控制，机械设计基础，现代设计方法及应用等6卷50篇。本单行本主要介绍各种疲劳强度设计。本书是设计工作者不可缺少的案头工具书。　　本书是在前几版的基础上，吸收了近年来新的设计方法及最新国家标准，全面、系统地介绍了所有现代设计和常规设计方法，数据、图表，内容丰富，具有信息量大、标准新、取材广、规格全、常用结构多，并增加了许多国内外常用的新产品的结构、规格、选用范围，实用性强、查找方便等特点。　　全书共分常用资料，机械零部件与传动设计(一)、(二)，液压、气动、液力传动与控制，机械设计基础，现代设计方法及应用等6卷50篇。　　本单行本主要介绍各种疲劳强度设计。