第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理分解
- 格式：docx
- 大小：189.58 KB
- 文档页数：16
下载文档原格式
合集下载
第六章螺纹连接
一、 螺纹连接是利用螺纹零件构成的可拆连接，结构简单，拆装方便，适用范围广。
二、 螺纹的种类及主要参数：根据螺纹线绕行方向的不同，螺纹分为右旋和左旋，一般用右旋；根据螺纹在螺杆轴向剖面上的形状的不同，分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和管螺纹；螺纹又分为内螺纹和外螺纹，二者旋合组成螺纹副或称螺旋副；根据母体的形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。
圆柱螺纹的主要参数d （D ）螺纹大径，是螺纹的公称直径如M8表示d=8mm ；d 1（D 1）螺纹小径，常用于计算螺纹强度；d 2（D 2）螺纹中径，用于计算效率、升角、自锁的基准。
（外螺纹各直径用小写字母表示，内螺纹各直径用大写字母表示）；p 螺距，螺纹上相邻两牙对应点轴向距离；n 线数，沿一条螺纹线形成的螺纹，成为单线螺纹，沿两条、三条或多条螺纹线形成的螺纹，成文双线、三线或多线螺纹；s 导程，任一点沿同一条螺纹线转一周的轴向位移，s=np ；ψ螺纹的螺旋升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，即22tan s np d d ψππ==；α牙形角，β牙形斜角，在对称牙形中2αβ=；h 工作高度，三、1. 三角螺纹的牙形角260αβ==o ，因牙形斜角β大，所以当量摩擦因素大，自锁性好，主要用于连接，这种螺纹分为粗牙和细牙，一般多用粗牙螺纹。
公称直径相同时细牙螺纹的螺距较小、牙细，内经和中径较大，升角较小，因为自锁性好，对螺纹零件的强度削弱小，但磨损后易滑扣。
细牙螺纹常用于薄壁和细小零件上或承受变载、冲击振动的连接及微调装置中。
2.举行螺纹牙形为正方形，牙形斜角0β=o。
所以当量摩擦角小，效率高，用于传动；但由于制造困难，螺母和螺杆同心度差，牙根强度弱，常被梯形螺纹代替。
3.梯形螺纹的牙形角230αβ==o，与矩形螺纹相比，效率略低，但牙根强度较高，易于制造，在螺旋传动中应用较为普遍。
4.锯齿形螺纹工作边的牙形斜角3β=o，传动效率高，便于加工，非工作边的牙形斜角30β=o。
金属材料的力学性能-疲劳强度
金属材料的力学性能-疲劳强度疲劳强度：机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。
在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。
一般试验时规定，钢在经受107次、非铁（有色）金属材料经受108次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。
疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。
据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。
钢结构设计原理-6拉弯、压弯构件
哈尔滨工业大学 如果考虑构件初始缺陷的影响，并将构件各种初始缺陷等效 为跨中最大初弯曲v0（表示综合缺陷）。假定等效初弯曲为 正弦曲线，可得考虑二阶效应后由初弯曲产生最大弯矩为：
Mxmax2
Nv0 = 1− N NEx
因此构件跨中最大弯矩为上二项之和，根据边缘屈服准则， 截面最大应力应满足：
N Mxmax1 + Mxmax2 N βmx Mx + Nv0 + = + = fy A W A W x (1− N NEx ) 1x 1
钢结构设计原理
哈尔滨工业大学
4) 单向压弯构件的弯矩作用平面外的弯扭失稳
变形特点：无初始缺陷的杆件：压力小时只有平面内挠度； 压力达Ncr后，会突然产生弯矩作用平面外的弯曲变形u和扭 转位移θ。有初始缺陷的杆件：加载之初，就有较小的侧向 位移u和扭转位移θ，并随荷载增加而增加，当达到某一极限 荷载之后，位移u和θ增加速度很快，构件失去了稳定。
1) 极限荷载计算法
解析法是在一定假定基础上，通过理论方法求得平面内稳定 承载力Nux 的解析解。一般受限于初始假设、且表达式复杂， 使用不方便。 数值法可得到Nux 的数值解，可以考虑几何缺陷和残余应力 影响，适用于各种边界条件以及弹塑性工作阶段，是最常用 的方法。详见钢结构稳定理论。
钢结构设计原理
钢结构设计原理
哈尔滨工业大学
2) 弯矩的产生
轴心力的偏心作用； 端弯矩作用； 横向荷载作用。
钢结构设计原理
哈尔滨工业大学
3) 拉弯、压弯构件的实际应用
有节间荷载作用的桁架上下弦杆； 受风荷载作用的墙架柱； 工作平台柱、支架柱； 单层厂房结构及多高层框架结构中的柱。
4) 拉弯、压弯构件的截面形式
第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理
148第6章 结构件及连接的疲劳强度随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。
《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。
对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。
6.1 循环作用的载荷和应力起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。
起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。
起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。
然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。
最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。
6.1.1 循环应力的特征参数 (1) 最大应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用max σ表示。
(2) 最小应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用min σ表示。
(3) 整个工作循环中最大应力值构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用max ˆσ表示。
(4) 应力循环特性值一个循环中最小应力与最大应力的比值，用minmaxr σσ=表示。
(5) 循环应力的应力幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用σ∆表示。
149,r i i N σ-曲线max min max (1)r σσσσ∆=-=-(6) 应力半幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值的一半，用a σ来表示。
max min /2a σσσ=-(7) 应力循环的平均值一个循环中最大的应力与最小的应力的和的平均值，用m σ表示。
材料的疲劳性能
图5－11
2020/5/4
● 三、 过载持久值及过载损伤界 ●研究意义： ●过去人们一直认为，承受交变载荷作用的机件
按-1确定许用应力是安全的，但是没有考虑特
殊情况。实际上，机件在服役过程中不可避免 地要受到偶然的过载荷作用，如汽车的急刹车、 突然启动等。还有些机件不要求无限寿命，而 是在高于疲劳极限的应力水平下进行有限寿命 的服役。在这些情况下，仅依据材料的疲劳极 限是不能全面准确评定材料的抗疲劳性能的， 所以我们要了解过载持久值和过载损伤界。
2020/5/4
规则周期变动应力（循环应力） 无规则随机变动应力
变动应力如图5－1 所示。
生产中机件正常工作 时，其变动应力多为循 环应力，实验室也容易 模拟，所以研究较多。
应力大小变化
应力大小、方向无规则变化
应力大小、方向都变化
2020/5/4
图5－1 变动应力示意图
σ
r=0 r=–1
r=–∞
1 1
2
2
8
3
3 5 7 9
4
46
5
6
10 12 14
11 13
水平下进行，如图5－8所示。
图5－8 升降法测定疲劳极限示意图
原则是：凡前一个试样达不到规定的循环周次就断裂(用
表示)，则后一个试样就在低一级应力水平下进行试验；若
前一个试样在规定循环周次下仍然未断(用 表示)，则后一个
试样就在高一级应力水平下进行，如此得到13个以上的有效
●本章主要介绍:
● 金制 属。 疲介 劳绍 的估 基算 本裂 概纹 念形 和成 一寿 般命 规的 律方 。法 疲。 劳 失 效 的 过 程 和 机
2020/5/4
第一节疲劳破坏的一般规律
钢结构课件-第6章受弯构件和压弯构件
第7章 拉弯、压弯构件
7.1.3 计算内容
拉弯构件： 承载能力极限状态：强度
正常使用极限状态：刚度
压弯构件： 强度
承载能 力极限 状态
稳定
正常 使用 极限 状态
刚度
实腹式
整体稳定 局部稳定
平面内稳定 平面外稳定
格构式
弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定)
maxmaxx,y []
[] 取 值 同 轴 压 构 件 。
压弯构件弯矩作用平面外失稳——当构件在弯
矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧
向位移和扭转时，构件可能发生弯扭屈曲（弯
扭失稳）而破坏，这种弯扭屈曲又称为压弯构
NN
件弯矩作用平面外的整体失稳；对于理想的压
弯构件，它具有分枝点失稳的特征。
双向压弯构件的失稳——同时产生双向弯 曲变形并伴随有扭转变形属弯扭失稳。
xN AfyW1x1m xxM Nx/NEx1 （7.3.6）
上述边缘屈服准则的应用是用应力问题的表达式来剪力 稳定问题的相关公式
第7章 拉弯、压弯构件
3.压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式
考虑抗力分项系数后，规范设计公式
（1）按边缘屈服准则
N xAW 1x1m xxM Nx/NE xf
N E x
引入塑性发展系数，即：
N Mx 1
Np xMex
（7.2.7）
—塑性发展系数，其值与截面的形式、塑性区的深度有关。
一般控制塑性发展深度≤0.15h。
第7章 拉弯、压弯构件
塑性发 展系数 的取值
第7章 拉弯、压弯构件
7.2.2 拉弯、压弯构件强度与刚度计算
1.单向拉弯、压弯构件强度计算公式
第六章-机械可靠性设计原理
S
同样分析方法：
按应力始终小于强度这一条件计算。干涉区内任取
一点δ1，则：
P[(1
d
2
)
(1
d
2
)]
g(1)d
P(S 1)
1 f (S )dS
R P(S ) g( )[ f (S)dS]d
■理论要点:
可靠性设计
• 应力:导致失效的任何因素; 强度:阻止失效发生的任何因素。
• 应力f(s),强度g(δ), 量纲相同，可放在同一坐标系中。
解： 当零件强度标准差为81MPa时
z S 850 380 470 5.1512
2
2 S
422 812 91.2414
R 1(z) 1(5.1512) (5.1512) 0.9999999
当零件强度标准差为120MPa时
可靠性设计
z S 850 380 470 3.6968
2
1
z2
e 2 dz
2
例6－1 已知某零件的工作应力及材料强度均为正态分
布，且应力的均值μS=380MPa,标准差σS=42MPa,材料 强度的均值为850MPa，标准差为81MPa。
可靠性设计
试确定零件的可靠度。另一批零件由于热处理不佳及 环境温度的较大变化，使零件强度的标准差增大至 120MPa。问其可靠度如何？
R
exp
1 2
2s
2 s 2
5
指数
es
正态
N , 2
R 1 exp
1 2
2 s
s2 2
6
指数
es
,
R
1
s
可靠性设计
第三节 机械静强度的可靠性设计
第六章 绞车钢丝绳及连接装置
第六章绞车钢丝绳及连接装置第一节钢丝绳的结构和选用一、绞车钢丝绳的结构及常用规格钢丝绳是由一定形状和大小的多根钢丝捻制成股，然后再由若干股绕绳心捻制成螺旋形状的钢丝绳。
在由钢丝捻成绳时，一般有股芯，股芯可以由不同断面形状的钢丝组成；在由绳股捻制成绳时要有绳芯，绳芯分金属绳芯和纤维绳芯两种，金属绳芯由钢丝组成，纤维绳芯常采用黄麻制成，但也有使用剑麻的，因我国剑麻极少，所以一般未用，但剑麻制成的绳芯具有较大的抗挤压和抗损坏性能。
目前，我国已开始研究和采用合成纤维绳芯。
钢丝绳使用过程中，绳芯是极其重要的组成部分，它不仅支持绳股，保持钢丝绳的断面形状，减少钢丝的挤压和变形，而且还可降低绳股间钢丝的接触应力；在钢丝绳弯曲时，允许绳间和钢丝间有相对移动，以缓和弯曲应力，使钢丝绳富有弹性；由于可贮存润滑油，可预防钢丝绳内部钢丝锈蚀并减少钢丝间摩擦。
捻制钢丝绳的钢丝，为优质碳素结构圆钢冷拔而成的，直径一般为0.4～4mm，直径过细或过粗都不利于钢丝绳的使用，过细则易磨损，过粗则难以保证抗弯疲劳性能，钢丝绳的抗拉强度一般为1 400～2 000 MPa。
倾斜井巷提升绞车一般用1 470～1 870 MPa的几种钢丝绳，钢丝的抗拉强度越大，同样直径的钢丝绳可以承受的载荷越大，但其弯曲疲劳性能就有所降低。
为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝表面可以镀锌，用镀锌钢丝制造的钢丝绳称镀锌钢丝绳，未镀锌的钢丝制造的钢丝绳称为光面钢丝绳。
钢丝绳一般有以下几种分类方式：（一）按捻制方向分（1）按绳一股两者关系分右捻钢丝绳：绳中各股按右螺旋方向捻制成绳，记号Z。
左捻钢丝绳：绳中各股按左螺旋方向捻制成绳，记号S。
（2）按绳一股一丝三者关系分同向捻（顺捻）钢丝绳：钢丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相同。
交互捻（逆捻）钢丝绳：钢丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相反。
钢丝绳的捻向如图6—1所示。
（a）右交互捻；（b）左交互捻；（c）右同向捻；（d）左同向捻（二）按股内不同层钢丝与钢丝接触方式分（1）点接触钢丝绳：股内相邻层间的钢丝成点接触，一般是由直径相同的钢丝捻制制而成（常说的普通钢丝绳），如图6—2所示，因为钢丝间接触面积很小，所以接触应力很大，因此使用寿命短。
第6章 导管架式平台强度分析
材料选择：根据海洋环境条件选择合适的材料，如Q345D、Q345R等高强 度钢材
制造工艺：采用先进的焊接工艺，确保导管架的焊接质量；采用机械加工 方法，确保导管架的精度和尺寸要求
防腐处理：对导管架进行表面处理，如喷砂、喷锌等，以提高其耐腐蚀性 能
质量检验：对导管架进行严格的质量检验，确保其符合相关标准和规范要 求
导管架制造 工艺优化： 采用先进的 制造工艺和 技术，提高 导管架的制 造质量和效 率
导管架安装 和维护方案： 制定合理的 安装和维护 方案，确保 导管架的安 全和稳定运 行
导管架的加固措施与改进建议
增加支撑结构：通过增加支撑结构，提高导管架的刚度和稳定性。
加强连接部位：对连接部位进行加强，提高其承载能力和抗疲劳性 能。 优化材料选择：选择高强度、轻质、耐腐蚀的材料，提高导管架的强 度和寿命。
安装后的检查与验收标准
检查导管架式平台的结构完整性 确认所有连接件牢固可靠 检查平台上的设备、设施是否完好 对导管架式平台进行负载测试，确保其承载能力符合设计要求
导管架式平台的维护与保养建议
定期检查与维护计划制定
定期检查内容： 检查导管架式平 台的结构、设备、 管道等是否完好 无损，确保安全 运行
施工现场布置：合理规划施工现场，设置安全警示标志和安全设施，确保 施工现场的安全和整洁。
施工前检查：对导管架式平台的结构、材料和设备进行全面检查，确保其 符合设计要求和相关标准，及时发现并处理潜在的问题。
安装过程中的安全措施与质量控制
严格遵守安全操作规程，确保施工人员安全 对导管架式平台进行全面检查，确保符合设计要求 安装过程中，应采取相应的防护措施，防止意外发生 加强质量监管，确保安装质量符合标准要求
导管架式平台 常见故障：结 构变形、设备 损坏、电气故
制造工艺：采用先进的焊接工艺，确保导管架的焊接质量；采用机械加工 方法，确保导管架的精度和尺寸要求
防腐处理：对导管架进行表面处理，如喷砂、喷锌等，以提高其耐腐蚀性 能
质量检验：对导管架进行严格的质量检验，确保其符合相关标准和规范要 求
导管架制造 工艺优化： 采用先进的 制造工艺和 技术，提高 导管架的制 造质量和效 率
导管架安装 和维护方案： 制定合理的 安装和维护 方案，确保 导管架的安 全和稳定运 行
导管架的加固措施与改进建议
增加支撑结构：通过增加支撑结构，提高导管架的刚度和稳定性。
加强连接部位：对连接部位进行加强，提高其承载能力和抗疲劳性 能。 优化材料选择：选择高强度、轻质、耐腐蚀的材料，提高导管架的强 度和寿命。
安装后的检查与验收标准
检查导管架式平台的结构完整性 确认所有连接件牢固可靠 检查平台上的设备、设施是否完好 对导管架式平台进行负载测试，确保其承载能力符合设计要求
导管架式平台的维护与保养建议
定期检查与维护计划制定
定期检查内容： 检查导管架式平 台的结构、设备、 管道等是否完好 无损，确保安全 运行
施工现场布置：合理规划施工现场，设置安全警示标志和安全设施，确保 施工现场的安全和整洁。
施工前检查：对导管架式平台的结构、材料和设备进行全面检查，确保其 符合设计要求和相关标准，及时发现并处理潜在的问题。
安装过程中的安全措施与质量控制
严格遵守安全操作规程，确保施工人员安全 对导管架式平台进行全面检查，确保符合设计要求 安装过程中，应采取相应的防护措施，防止意外发生 加强质量监管，确保安装质量符合标准要求
导管架式平台 常见故障：结 构变形、设备 损坏、电气故
组合式大型压力机横梁强度刚度分析
组合式大型压力机横梁强度刚度分析提纲：第一章：绪论1.1 研究背景与意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容及研究方法1.4 论文结构第二章：组合式大型压力机的横梁结构2.1 横梁的结构及组成部分2.2 横梁的工作原理2.3 横梁的应力状态分析第三章：横梁的强度计算3.1 横梁的受力分析3.2 横梁的静力学计算3.3 横梁的疲劳强度计算第四章：横梁的刚度计算4.1 横梁刚度计算的基本方法4.2 横梁的刚度计算分析4.3 横梁的刚度检验第五章：实验研究5.1 实验设计5.2 实验方法5.3 实验结果分析第六章：总结与展望6.1 研究成果总结6.2 存在问题及改进方向6.3 研究的创新点6.4 展望未来工作方向和挑战参考文献附录第一章：绪论1.1 研究背景与意义近年来，随着工业化进程的加速和科技创新的不断推进，大型压力机的应用越来越广泛，其中组合式大型压力机占据了很大的市场份额。
组合式大型压力机由多个单元组合而成，能够完成多种不同的成型工艺。
而组合式大型压力机横梁作为该机器的重要结构组件，在承受压力和应力的同时，也要保证足够的刚度和稳定性。
因此，针对组合式大型压力机横梁的强度和刚度分析研究，具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状国内外对于大型压力机横梁的研究主要集中在以下几个方面：横梁结构的设计、强度分析、刚度分析、疲劳寿命预测和试验验证等。
在结构设计方面，国外已经采用了许多新型设计方案和材料，如采用复合材料制造横梁、采用双层结构设计等。
在强度分析方面，主要采用有限元分析方法进行强度计算。
在刚度分析方面，主要采用模态分析和振动实验的方法进行刚度验证。
1.3 研究内容及研究方法本文旨在通过对组合式大型压力机横梁的强度和刚度分析，为其优化设计提供理论基础和技术支持。
具体研究内容包括：组合式大型压力机横梁结构的分析、横梁的强度计算、横梁的刚度计算、实验研究和相关技术探索等。
研究方法主要包括有限元分析、理论计算和实验验证等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第6章结构件及连接的疲劳强度随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。
《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。
对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。
6.1 循环作用的载荷和应力起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。
起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。
起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。
然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。
最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。
6.1.1 循环应力的特征参数(1) 最大应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用c max表示。
(2) 最小应力一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用c min表示。
(3) 整个工作循环中最大应力值构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用：？max表示。
(4) 应力循环特性值一个循环中最小应力与最大应力的比值，用r二三皿表示。
□max(5) 循环应力的应力幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用二表示。
（6）应力半幅一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值的一半，用（7）应力循环的平均值一个循环中最大的应力与最小的应力的和的平均值，用max :min）/2 r ） :max /2:二m 表示。
6.1.2 应力循环特性值的计算构件或连接单独或同时承受正应力 与最小应力比值称为循环特性值，用r x -、x min ： xmaxry、_ y min 、- y max「xy —可 xym in /可xy max匚X 、二y ）和剪应力（.xy ）作用，其最大应力 ry 、「xy 表示，按式（6-1 ）计算。
（6-1）式中： ◎ x max 、口 y max 、忑 xy max —构件（或连接）在疲劳计算点上的绝对值最大正应力和 绝对值最大剪应力值，N / mm 2；二xmin 、二y min、 - xymi n —应力循环特性中与 二xmax 、二ymax 、- xy max 相对应的同一■疲劳计算点上的一组应力值，N / mm 2；计算应力循环特性值 「（「X 、「y 、「xy ）时，最小应力和最大应力应带各自正负号，拉6.1.3 疲劳强度许用应力疲劳强度许用应力是通过标准试件的疲劳 试验获取的。
试验时，对一批标准试件施加不同 量值的等幅循环载荷，得到各试件破坏时的对应 循环数N 。
以对称应力循环应力（疲劳应力循环 特性「=_1）的最大拉应力；「max 为纵坐标、破坏时循环数N 为横坐标，将试验结果绘成二-N 曲 线如图所示，或称S-N 曲线，此曲线表示了材 料的疲劳强度与寿命的关系。
由曲线可知，随着 最大拉应力二max 减小，应力循环次数 N 增加。
当减小到某一值时， N 可以无限增加。
对于试 件取N =2 106次时的应力作为材料疲劳极限。
以「二-1的对称应力循环试验得到的含有90緬靠度的疲劳极限除以安全系数，得到疲劳-min |/ 2J — M 曲线强度许用应力值6.2 结构及其连接的工作级别结构及其连接的工作级别是结构设计计算的重要依据，也作为一项技术参数提供给用户。
用户可以按实际使用条件正确的选择或预定机械产品。
一个好的设计应充分考虑使用条件，进行疲劳强度校核，在安全和寿命方面才有可能较为接近实际的要求。
结构的工作级别与结构的应力状态（名义应力谱系数）和使用等级（应力循环次数）有关。
结构件的应力状态和使用等级是依据起重机械的载荷状态和工作循环次数确定的，结构的工作级别与起重机械工作级别不一定相同，应视具体情况而定。
6.2.1 使用等级结构件的使用时间，用该结构件的应力循环次数来表示。
一个应力循环是指应力从通过应力循环的平均值匚m时起至该应力同方向再次通过应力循环的平均值匚m时为止的一个连续过程。
图6-1表示的是应力循环的时间应力变化过程。
结构件总使用时间是指在其设计预期寿命期内，即从开始使用起到该结构件报废为止的期间内，该结构件发生的总的应力循环次数。
结构中应力变化的频繁程度，以其在设计寿命期内达到的总应力循环次数n表征。
结构件的使用等级按完成的总工作循环次数n的不同，分为11个使用等级，分别以代号B0,B1……B10表示，见表6-1。
代号总应力循环数n代号总应力循环数nB0n <1.6X 104B6 5 X 10〉n 兰1X 106B1 1.6X 104£n 兰3.2 X 104B71X 106< n 兰 2 X 106B2 3.2 X 10 £n <6.3 X 10B82X 10 c n 兰4X 10B3 3.2 X 104c n 兰 1.25 X 105B94X 106c n 兰8X 106B4 1.25 X 105c n 兰2.5 X 105B108X 1o6< nB5 2.5 X 105£n 兰5 X 105---------6.2.2 应力状态应力状态是用来表明结构件中应力或部分应力达到最大的情况。
当结构件中应力或部分应力达到最大的情况不明时，应与用户协商，根据用途按表6-2确定应力状态。
当载荷情况已知时，应按下式计算实际应力谱K s，再按表6-2选取接近且较大的名义应力谱系数值来确定应力状态。
结构件的应力谱，是表明在总使用时间内在它上面发生的应力大小及这些应力循环次数的情况。
每一个应力谱对应有一个应力谱系数K s。
(6-2 )式中：K s —结构件应力谱的计算值;n i —该结构件发生的不同应力相应的应力循环数，n i 二n i ,n 2,n 3 n n ;nn T —结构件总的应力循环数，nT ' n i = n i * n 2亠—亠nn ； i 土G —该结构件在工作时间内发生的不同应力， G 「「1，二，6……二n ；二max —为应力 二1，二2，二3 ........ -n 中的最大应力;c —指数。
与有关材料的性能、结构件的种类、形状和尺寸、表面粗糙度以及腐 蚀程度等有关，由实验得出。
然后按表6-2可以确定该结构件或机械零件的应力谱系数和相应的应力状态。
表6-2 结构件应力状态和应力谱系数应力状态 S1S2S3 S4 应力谱系数K P0< K P< 0.1250.125 < K P< 0.250.25 < K P< 0.50.5 < K P< 16.2.3 结构件的工作级别划分根据结构件的使用等级和应力状态，结构件工作级别划分为 E1〜E8共8个级别，见表 6-3。
应力状 态级别 使用等级 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 S1 E1 E1 E1 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 S2 E1 E1 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E8 S3E1 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E8 E8 S4E1E2E3E4E5E6E7E8E8E8E8展开后， (6-2 )式变为：(6-3)•匹(三门I 川亡(1)c“TmaxH r 、- max"-'maxE "-'max6.3 疲劳极限6.3.1等幅循环应力作用下的疲劳极限对试件施加同一应力循环特性值r 、不同最大应力O max, i 的等幅循环应力，得出试件破坏时对应 的应力循环数 N i 。
这时的最大应力o max,i 称为疲劳 强度，以5,i表示。
通过足够数量的试验，可得到 "硏」—N j 曲线”（见图6-2 ）。
曲线的函数式为：G ： N -C（ 6-4） 式中：m —指数，焊接结构可取 3或5,非焊接结构可取5或6；N i —应力作用的循环次数；C 一常数。
影响疲劳强度的因素很多：连接形式、尺寸大小、以N i =N ° =2咱06为基本循环数，则对应的<l r,i，称为疲劳极限。
任一循环次N i 下的图6-2 O r J -N i 曲线形状以及焊接过程、焊后处理等。
疲劳强度为：(6-5)式中：k N 寿叩系数;K N —循环次数比K N 二Ni.No 。
当等幅循环应力为对称循环应力时，其应力比为 r =-1，则oy i 表示为o'_J ,i；当等幅循环应力为脉动循环应力时，应力比为r =0，则cr r ,i 表示为矶」。
当r =-1时，以叫=N 0 =2 106为基本循环数，贝U 对应的=；:〔，称为基本疲劳 极限。
而任一循环次数N 下的疲劳强度为：(6-6 )其实，试验通常就用r =-1和r =0这两种应 力比的等幅循环应力做的，其他应力比的等幅循 环应力作用下的结果， 可通过换算求得。
在已知 二1和；"o （试验求得）前提下，在 二r 和；"m 的坐标 上同时作出 6 （抗拉强度）的点C （见图6-3）。
连接AB 线和BC 线，又知静强度极限为钢材 屈服点匚，则确定D 点，并连DE 线。
当在-1 < r < 0的范围内，任一 g 值可用图6-3「与;一-°的关系mN N o m K Nk N=— =—— ----------------------mN i N 。
g k NCT r i , kj r i ][2丽或忑式中：匚max —用绝对值，因为它有正负之分，而疲劳强度一般不带符号；—由式（6-5）算出来的▽亠经式（6-6）转换算得的；n r —疲劳强度的安全系数 1.34（许用应力法）；—材料的疲劳抗力系数，1.25 ~ 1.35（极限状态法）°6.3.2不等幅循环应力作用下的疲劳极限（1）当量等幅循环应力的转换在实际工程中，作用在起重机构件或连接上的循环应力都是不等幅、随机的。
变化 复杂的循环应力，还需采用一 “样板”区段，经一些循环计数的统计方法的处理，来确 定该循环应力的 各特征数值及其频率数。
然后，采用 Miner 线性累积损伤理 论来判断是 否出现疲劳破坏。
也可将此循环应力转换为一单参数循环应力，即为等幅、等应力比的 当量循环应力（G ）来验算。
例如某一构件或接头作用有n 组已经处理过的循环应力，其各组循环应力c max以；:.1,；「2,...,门,...；二表示，并一律以绝对值代人以下公式，相应的应力比以 r 1, r 2,…「，…，r n 表示，每组应力的作用次数以m, n 2,…n i ,…，n n 表示（不考虑作用次序）。