有效应力集中系数 Kσ

螺纹的主要参数

（摘自GB3098.2—1982）（1988年确认）
螺母
4
性能
等级
5
68
9
10 12
相配螺栓性能等级直径范围
3.6,4.6,4.8 3.6,4.6, 5.6, 6.8 8.8 8.8 9.8 10.9 12.9 4.8 5.8
>16
≤16 所有直径 >16 ≤ 所有 ≤
16 直径 39
5-3 螺纹联接的预紧
焊接
冲点
涂胶
5-5 单个螺栓联接的强度计算一、松螺栓联接
强度条件
4F [] d12
MPa
或
d1
4F
[ ]
mm
许用应力 [] s
MPa
1.2 ~1.7
二、紧螺栓联接 1 、受横向载荷的紧螺栓联接（1）普通螺栓联接
4F
d12
W Tt Ftand 1(3)d22 4dF 12tan()2dd12
1 、普通螺纹(代号：M GB 192-81)
特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型角大，所以当量摩擦系数大，自锁性能
好，主要用于联接
细牙螺纹与粗牙螺纹的比较
粗牙：常用
细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣
2、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距
扳手空间
4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4， 6, 8等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线
5 、避免螺栓承受偏心载荷产生偏心载荷的原因
凸面和沉头座的应用
斜垫圈的应用
二、螺栓组联接的受力分析 1 、受轴向载荷Q的螺栓组联接

螺纹的主要参数

固定两个零件或传递不大的力矩。
二、标准螺纹联接件
各种螺栓
螺钉
紧定螺钉的头部和末端
三、螺纹联接零件常用材料和机械性能等级 1、常用材料：普通联接：
低碳钢，中碳钢，如:Q215、Q235和10、15、 35、45号钢变载荷或有冲击、振动的重要联接：
合金钢，如: 40 Cr、15MnVB、30CrMnSi
fFr1 fFr2 .... fFrz Kf T
F
Kf T f (r1 r2 ...rz)
Kf T
z
f ri
i1
式中: r1 、r2、... rz—— 各螺栓中心至螺栓组形
心O的距离 Kf—可靠性系数 f—接合面间摩擦系数
（2）采用绞制孔用螺栓联接时，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓所受剪力对底板旋转中心的力矩之和来平衡
kt 1 2[dd2tan()2 3df D D 1 12 d d0 02] 33
T 0 . 2 F d F' T
0 .2 d
装配时控制预紧力的方法
5-4 螺纹联接的防松一摩擦防松
1 、双螺母在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。结构简单、使用方便
可靠性不高
用于平稳、低速、重载
碳钢
5~4
4~2.5
控制预紧力时 S 不分直径 1.2~1.5
合金钢
6.5~5
5~3.3
碳钢
12~8.5
8.5
合金钢 10~6.5
6.5
2.5~4
1.5~2.5
dmin ≤ 16 20 24 30 36 42 48 56 64 12
εσ 1.0 0.87 0.80 0.74 0.67 0.63 0.60 0.57 0.54 0.53

机械设计作业3答案

3—29 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力 σ max=240MPa，σ min=-40MPa。材料的机械性能 σ -1=450MPa，σ s=800MPa，σ 0=700Mpa，轴上危险截面处的 kσ =1.3，ε σ =0.78，β σ =1，β q=1。 ⑴ 绘制材料的简化极限应力图； ⑵ 用作图法求极限应力σ r 及安全系数（按 r=C 加载和无限寿命考虑）； ⑶ 取[S]=1.3，试用计算法验证作图法求 S 值，并校验此轴是否安全。解：（1） A 点（ 0，σ -1）， B 点（σ 0/2，σ 0/2），S 点（σs.0）（2） k (
第三章
一、选择题
机械零件的强度
C 。
3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定
3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有 C1、C2 所示的两点，若加载规律为 r=常数。在进行安全系数校核时，对应 C1 点的极限应力点应取为 A ，对应 C2 点的极限应力点应取为 B 。 A B1 B B2 C D1 D D2 σ a D1 B1 3—3 同上题，若加载规律为σ m=常数，则对应 C1 点 D2 C1 的极限应力点应取为 C ，对应 C2 点的极限应力点 C2 B2 应取为 D 。 O σS σm A B1 B B2 C D1 D D2 题 3 —2 图 0 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为 C，OC 线与横坐标轴的交角θ =60 ，则该零件 σa 所受的应力为 D 。 A C D 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）相同的不对称循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）不同的不对称循环变应力 o θ C σm 题 3 —4 图

03-02 机械零件的疲劳强度计算讲解

• 尽可能地减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺
寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为
显著的作用。
（3）双向稳定变应力时零件的疲劳强度计算
3. 计算安全系数
4. 不对称循环的变应力
（4）提高机械零件疲劳强度的措施
• 尽可能降低零件上的应力集中的影响
• 可采用减荷槽来降低应力集中的作用；
（4）提高机械零件疲劳强度的措施
• 选用疲劳强度高的材料；
• 提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺；
• 提高零件的表面质量；
3-2 机械零件的疲劳强度计算
（0）零件的极限应力线图（1）单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算（2）单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算（3）双向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算（4）提高机械零件疲劳强度的措施
（0）零件的极限应力线图
1. 材料的极限应力线图 2. 零件的极限应力线图
（1）单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
计算零件疲劳强度的基本方法: • 零件危险截面上的σmax和σmin；
• 平均应力σm和应力幅σa
• 标出工作应力点M；
• 找出和工作应力点相对应的疲劳强度极限； • 计算零件工作的安全系数。
（1）单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
1. 变应力的循环特性保持不变（r = C ）
3. 变应力的最小应力保持不变（σmin = C ）劳极限，分母看成是一个与原来作用的不对称循环变应力等效的对称循环变应力。
• 应力的等效转化：
• 计算安全系数为：
（2）单向不稳定变应力时零件的疲劳强度计算
• 不稳定变应力可分为非规律性的和规律性的两大类。 • 疲劳损伤累积假说：Miner法则

开孔处应力集中系数的简化计算

开孔处应力集中系数的简化计算开孔处应力集中系数的简化计算1. 引言在工程设计和分析中，开孔处应力集中是一个常见的问题。

当在材料中添加孔洞或凹槽时，会导致应力场的非均匀分布，从而对材料的力学性能产生负面影响。

准确计算开孔处的应力集中系数对于工程设计和材料选择至关重要。

在本文中，我们将重点讨论开孔处应力集中系数的简化计算方法，以便工程师和研究人员能够更好地理解和应用这一概念。

2. 开孔处应力集中系数的定义开孔处应力集中系数（Stress Concentration Factor，简称SCF）是指材料在受力情况下，开孔处局部应力与远离开孔处应力的比值。

通常用K表示，其计算公式为K=σ_max/σ_nominal，其中σ_max为开孔处的最大应力，σ_nominal为远离开孔处的应力。

在工程设计中，SCF的值可以用来衡量材料在开孔处的应力集中程度，以及对其疲劳寿命和强度的影响。

3. 开孔处应力集中系数的简化计算方法在实际工程中，精确计算开孔处的应力集中系数可能非常复杂，因为需要考虑材料的几何形状、加载方式、以及材料的本构关系等多个因素。

然而，对于一些简单的几何形状和加载情况，我们可以采用一些简化的方法来估算开孔处应力集中系数。

3.1. Neuber's RuleNeuber's Rule是一种常用的简化计算方法，适用于圆形孔洞的应力集中系数估算。

根据Neuber's Rule，对于轴向受拉的材料，开孔处应力集中系数与远离开孔处应力之比可以近似为2。

这种简化计算方法在工程实践中得到了广泛的应用，尤其适用于轴向拉伸载荷作用下的材料。

3.2. Peterson's MethodPeterson's Method是另一种常用的简化计算方法，适用于不同几何形状和加载情况下的应力集中系数估算。

根据Peterson's Method，可以通过查表或计算公式来估算特定几何形状的开孔处应力集中系数。

杨可桢《机械设计基础》章节题库(机械零件设计概论)【圣才出品】

第9章机械零件设计概论一、选择题1．对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是（）。

A．最大应力B．平均应力C．应力幅【答案】C2．由试验知，有效应力集中，绝对尺寸，表面质量和表面强化只对零件的（）有影响。

A．应力幅B．平均应力C．应力幅和平均应力【答案】A3．零件的形状、尺寸、结构、精度和材料相同时，磨削加工的零件与精车加工的零件相比，其疲劳强度（）。

A．较高B．较低C．相同【答案】A【解析】磨削加工与精车加工相比，后者的表面质量不如前者，而表面质量越高，零件的疲劳强度越高，因此，磨削加工的零件，其疲劳强度比精车加工高。

4．下列四种叙述中，（）是正确的。

A．应变力只能由变载荷产生B．静载荷不能产生应变力C．变应力是由静载荷产生的D．变应力是由变载荷产生，也有可能由静载荷产生【答案】D【解析】例如，心轴工作时，受到径向静载荷作用，弯曲应力就是对称循环变化的变应力。

5．绘制塑性材料的简化的极限应力图时，所必需的已知数据是（）。

A．B．C．D．【答案】A6．零件的工作安全系数为（）。

A ．零件的极限应力比许用应力B ．零件的极限应力比零件的工作应力C ．零件的工作应力比许用应力D ．零件的工作盈利比零件的极限应力【答案】A【解析】lim []S σσ=。

7．影响零件疲劳强度的综合影响系数（K ）D 或（Kr ）D 与（）等因素有关。

A ．零件的应力集中、加工方法、过载B ．零件的应力循环特性、应力集中、加载状态C ．零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中D ．零件的材料、热处理方法、绝对尺寸【答案】C【解析】由公式σσD σ()k k βε=或ττD τ()k k βε=可以得出结论。

σk 、τk 是有效应力集中系数，σε、τε是尺寸系数，β是表面状态系数。

8．已知45钢调质后的力学性能为：，等效系数σψ为（）。

A ．1.6B ．2.2C ．0.24D ．0.26【答案】C 【解析】根据等效系数计算公式：10σ02σσψσ--=。

16秋西交《材料力学》在线作业

标准解：
23.材料的持久极限与试件的（）无关。。
A.材料；
B.变形形式；
C.循环特征；
D.最大应力。
标准解：
24.梁在集中力作用的截面处，它的内力图为（）。
A. Q图有突变，M图光滑连续；
B. Q图有突变，M图有转折；
C. M图有突变，Q图光滑连续；
D. M图有突变，Q图有转折。
标准解：
25.在冲击应力和变形实用计算的能量法中，因为不计被冲击物的质量，所以计算结果与实际情况相比，（）、
奥鹏17春16秋西交《材料力学》在线作业
一、单选（共30道，共60分。）
1.滚珠轴承中，滚珠和外圆接触点处的应力状态是（）应力状态。、
A.单向；
B.二向；
C.三向；
D.纯剪切。
标准解：
2.关于理论应力集中系数α和有效应力集中系数Kσ有以下四个结论。其中（）是正确的。
A.α与材料性质无关系，Kσ与材料性质有关系；
A.错误
B.正确
标准解：
17.线应变是构件中单位长度的变形量。、
A.错误
B.正确
标准解：
18.材料力学是研究构件承载能力的一门学科。（）
A.错误
B.正确
标准解：
19.动载荷作用下，构件内的动应力与构件的材料的弹性模量有关。（）
A.错误
B.正确
标准解：
20.构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起的应力的两倍。（）
B.冰的温度比铸铁高；
C.冰的应力相当小；
D.冰处于三向等压应力状态。
标准解：
7.关于理论应力集中系数α和有效应力集中系数Kσ有以下四个结论。其中（）是正确的。
A.α与材料性质无关系，Kσ与材料性质有关系

定义有效应力集中系数

K
( 1)d ( 1)K
K
( 1)d ( 1)K
其中：(σ-1)d和(τ-1)d表示光滑试样的持久有限；(σ-1)K和(τ-1)K表示有应力集中的相同尺寸试样的持久极限；Kσ和Kτ的值都大于1
2．构件尺寸：定义尺寸系数
( 1)d 1
( 1)d 1
其中：(σ-1)d和(τ-1)d表示光滑大试样的持久有限；σ-1和τ-1表示光滑小试样的持久极限；εσ和ετ的值都小于1。
(2)形式二：构件工作安全系数大于等于规定的安全系数
n n n n
例12-1. 阶梯轴如图示。材料为合金钢，σb=920MPa，σs =520MPa， σ-1 =420MPa，τ-1=250MPa。轴在不变弯矩M=850Nm作用下旋转。若规定n=1.4，试校核轴的强度。。
0.4 r5
解：(1)轴弯曲对称循环，最大弯曲正应力是
解：(1)由例12_1知合金钢修正系数
K 1.48 0.77 0.87 0.2
(2)求不对称弯曲的交变应力
max
M max W
1200 (0.04)3
191MPa
32
m in
1
4
max
47.8MPa
a
1 2
( max
min )
71.6MPa
m
1 2
(
max
min )
119MPa
3．构件表面质量：定义表面质量系数
( 1) ( 1)d
其中：(σ-1)d表示表面磨光试样的持久有限；(σ-1)β表示其它表面加工情况试样的持久极限；β的值小于1。
4．构件持久极限的计算式：
综合三个方面因素
0 1
K

机械设计例题

②计算每个螺栓所需要的预紧力Qp。计算每个螺栓所需要的预紧力。 Px 要使底板向右滑移，受到联接接合面摩擦力要使底板向右滑移，的阻挡。预紧力Qp使接合面间产生摩擦力使接合面间产生摩擦力。的阻挡。预紧力使接合面间产生摩擦力。Px 使预紧力减小。对摩擦力无影响，因在M作用使预紧力减小。M 对摩擦力无影响，因在作用底板右部的压力虽然增犬，下，底板右部的压力虽然增犬，但其左部的压力却以同样程度减小。考虑Pz 却以同样程度减小。考虑对预紧力的影响可得底扳不滑移条件为: 得底扳不滑移条件为取Kf ＝1.2，f＝0.15（铸铁对干燥加工表面，无，＝（铸铁对干燥加工表面，垫片）则垫片）,则: N
（2）校核螺栓组联接接含面的工作能力） ①检查受载时铸铁底板右边缘处走否压溃
式中, 式中接合面有效面积为接合面的有效抗弯剖面模量为 m3
m2
MPa 代入得查表知铸铁（查表知铸铁（HT150）的许用挤压应力为） MPa 由于σpmax<< [σp]，故接合面右边缘处不致压溃。由于，故接合面右边缘处不致压溃。来自许用拉应力MPa
（2）按第一、三、四强度理论求计算应力 σca ）按第一、按第一强度理论得 MPa 按第三强度理论得 MPa 按第四理论强度得 MPa
（3）结论）由于许用拉应力 [σ]＝212 MPa 均大于按第＝一、三、四强度理论所求得的计算应力 σca，所，以该构件强度足够，较为安全。但由于35钢塑性以该构件强度足够，较为安全。但由于钢塑性较好，故用三、四强度理论较合理。较好，故用三、四强度理论较合理。
机械设计例题
某转动心轴，例: 某转动心轴，其危险剖面上的平均应力为 σm = 20 MPa，应力幅 σa = 30 MPa，试求最大，，应力 σmax 、最小应力 σmin 和循环特性 r。解: 最大应力为 σmax =σm + σa = 20 + 30 = 50 MPa 最小应力为 σmin = σm - σa = 20 - 30 = -10 MPa 循环特性为

机械强度作业题

σ −1 = 180 MPa ，脉动循环疲劳极限σ 0 = 240 MPa ，略去危险截面处应力集中系
数等综合影响系数 (Kσ ) D 的影响，试求：
（1）等效系数ψ σ 值
（2）安全系数 S 值
7
已知材料 σ −1
=
260 MPa
，σ0
=
360 MPa
，
Kσ εσβ
=
2.5 ， σ a
= 50 MPa ，
9 用压板夹持加工零件,要求夹持力 F = 12000 N ，压板材料的许用弯曲应力
为[σ b ] = 50 MPa 。
1）.分析螺栓装在什么位置压板强度最弱? 2）.按最不利条件定压板厚度 h。
10 某零件材料σ S = 240 MPa ，σ −1 = 180 MPa ，ψ σ = 0.2 ， Kσ = 1.5 ，用作图法判别：
rT = 10 mm ，宽度 bT = 16 mm ，凸轮宽度 B＝15 mm，两者材料均为合金钢，
E1 = E2 = 2.1 × 105 MPa ，许用接触应力[σ H ] = 2000 MPa ，试校核凸轮在接触点
A 处的接触疲劳强度（摩擦忽略不计）。
注：σ H= 0.418
Fn ⋅ E bρ
16 某零件的材料σ B = 1000 MPa ，σ S = 800 MPa ，σ −1 = 400 MPa ，ψ σ = 0.25，试画出其简化极限应力图；当工作应力σ max = 300 MPa ，σ min = −100 MPa ，试在该图上标出此点 K，并说明是否在安全区。
23 某钢制零件已知材料的极限应力图，其σ −1 = 256 MPa ，σ 0 = 456 MPa ， σ S = 0.6σ B ， σ B = 800 MPa ，该零件的有效应力集中系数 Kσ = 1.41，尺寸系数 ε σ = 0.91 ，表面状态系数 β = 1 ，寿命系数 k N = 1.2 ，工作应力的循环特性 r = −0.268 。

螺纹的主要参数

扳手空间
4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4， 6, 8等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线
5 、避免螺栓承受偏心载荷产生偏心载荷的原因
凸面和沉头座的应用
斜垫圈的应用
二、螺栓组联接的受力分析 1 、受轴向载荷Q的螺栓组联接
FQ Z
2 、受横向载荷R的螺栓组联接、（1）普通螺栓联接
合金钢，如: 40 Cr、15MnVB、30CrMnSi
螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低 20~40HBS
2、螺栓、螺钉、螺柱性能等级
（摘自GB3098—1982）（1988年确认）
性能等级抗拉强度极限
σ bmin （MPa）屈服极限 σ smin （MPa）硬度（HBS）min
3．6 4．6 330 400 190 240 90 114
不控制预紧力时 S
M6~16 M16~30
碳钢
5~4
4~2.5
控制预紧力时 S 不分直径 1.2~1.5
合金钢 6.5~5
5~3.3
碳钢
12~8.5
8.5
合金钢 10~6.5
6.5
2.5~4
1.5~2.5
dmin ≤ 16 20 24 30 36 42 48 56 64 12
ε σ 1.0 0.87 0.80 0.74 0.67 0.63 0.60 0.57 0.54 0.53
注：1.性能等级的标记代号含义：“.”前的数字为公称抗拉强度极限σ b 的 1/100，“.”后的
数字为屈强比的 10 倍，即（σ a/σ b）﹡10。
2.规定性能等级的螺栓、螺母在图纸上只注性能等级，不应标出材料牌号。
3、螺母性能等级
（摘自GB3098.2—1982）（1988年确认）

应力集中

第五章应力集中一、概述1. 应力集中现象：小范围、高应力（多发生于结构不连续或构件截面突变处）2. 应力集中系数—表示应力(k στ,)集中的程度 k =σσmax 0（σ0表示与应力集中现象无关的名义应力，其取法并不是唯一的）3. 确定值的方法k理论解析方法——弹性力学数值方法——有限元分析试验——光弹、实测⎧⎨⎩⎧⎨⎪⎩⎪二、几种常见结构的应力集中1. 带有圆孔的受拉(压)板(1)无限大板设圆孔半径为，板宽a 2B →∞，均匀受拉，无限远应力为σ0，如图示。

根据弹性理论可知，板内任一点(,)r θ处的应力状态：σσρρρσσρρθτσρρθθθr r =−+−+=+−+=−+−⎧⎨⎪⎩⎪120224120241024114311321232[()()cos ][()()cos ]()sin θ2（其中ρ≡≤a r 1）高应力区{}5013016o o r a ≤≤≤θ，.，最大应力σmax 发生在与σ0方向相垂直的直径的两端，应力集中系数k ==σmax 03(2)有限板宽的影响随着B a ↓，，应力集中系数k =↑σmax0（当B a ≥5时，可认为k =3） 2. 椭圆孔的受拉(压)板 [与圆孔对照]设椭圆孔的两半轴长为和b （前者与a σ0方向相垂直），则最大应力σmax 发生的位置与圆孔类似，应力集中系数k a b ==+σσmax 012 ·若a b →∞，则应尽量避免甲板开口长边沿船长方向k →∞⇒3. 矩形开口的受拉(压)板(1)实验表明最大应力发生在矩形角隅圆弧A 点 (2)应力集中系数k f b B r b a r =′=σσmax (,,)0，见书图7-64. 梯形板的弯曲(1)最大应力发生在梯形板的转角处 (2)应力集中系数k =σσmax 0，见书图7-8·若r ↑，则船楼上建端部与主体连接处应以适当的圆弧过渡以减小)应力集中k ↓⇒5. 上建端部主体上的应力集中现象分析参阅书p.225图7-12和7-13船楼：半无限平面边缘甲板室：无限大平面上σσπμπx t T x t T x x T T =⋅=⋅=⋅=⋅⎧⎨⎩+20643026..（σx x ∝1，两侧应力反号）三、降低应力集中的方法1. 减小应力集中系数或应力集中范围k 圆孔——尽量减小其直径（）椭圆孔——使其长轴∥受力方向（）矩形孔——采用较大的圆弧（）不影响值，但可缩小范围，若则可不必加强使值下降使值下降k d t k k <⎧⎨⎪⎩⎪20 2. 采用加厚板或增设覆板，以覆盖高应力区3. 结构突变处采用过渡结构。

定义有效应力集中系数

0.83
K 1 ( K 0 1) 1.58
0.73
1
n
1
K
max

410 2.32 1.58 81.5 0.731
对扭转（非对称循环）查表得有效应力集中系数（D/d=2）和修正系数实际有效应力集中系数是尺寸系数是表面质量系数是合金钢扭转修正系数
max
M 1000 max 81.5MPa W 3 (0.05) 32 min 为对称循环
T M
0.2
r5 φ 50
0.2 φ 60
M T
(2)求扭转剪应力
max min
Tmax 1500 61.1MPa Wt (0.05)3 16 0 1 2
(2)形式二：构件工作安全系数大于等于规定的安全系数
n n
n n
例12-1. 阶梯轴如图示。材料为合金钢，σb=920MPa，σs =520MPa， σ-1 =420MPa，τ-1=250MPa。轴在不变弯矩M=850Nm作用下旋转。若规定n=1.4，试校核轴的强度。。
0.4
r5
解：(1)轴弯曲对称循环，最大弯曲正应力是
12401?makn对扭转非对称循环查表得有效应力集中系数dd2和修正系数实际有效应力集中系数是尺寸系数是表面质量系数是合金钢扭转修正系数工作安全系数08
§12–1 概述
1．交变应力
σ
t
其应力随时间作周期性的变化，即：
(t ) (t T ) (t ) (t T )
σ σ σ
max1 max2
σ
-1
N1
N2
N0=107

《材料力学》1答案

一、单选题（共 30 道试题，共 60 分。

）1. 厚壁玻璃杯倒入开水发生破裂时，裂纹起始于（）A. 内壁B. 外壁C. 壁厚的中间D. 整个壁厚正确答案：B 满分：2 分2.图示结构中，AB杆将发生的变形为（）A. 弯曲变形B. 拉压变形C. 弯曲与压缩的组合变形D. 弯曲与拉伸的组合变形正确答案：D 满分：2 分3. 关于单元体的定义，下列提法中正确的是（）A. 单元体的三维尺寸必须是微小的B. 单元体是平行六面体C. 单元体必须是正方体D. 单元体必须有一对横截面正确答案：A 满分：2 分4. 梁在某一段内作用有向下的分布力时,则在该段内M图是一条 ( )A. 上凸曲线；B. 下凸曲线；C. 带有拐点的曲线；D. 斜直线正确答案：A 满分：2 分5. 在相同的交变载荷作用下，构件的横向尺寸增大，其（）。

A. 工作应力减小，持久极限提高B. 工作应力增大，持久极限降低；C. 工作应力增大，持久极限提高；D. 工作应力减小，持久极限降低。

正确答案：D 满分：2 分6. 在以下措施中（）将会降低构件的持久极限A. 增加构件表面光洁度B. 增加构件表面硬度C. 加大构件的几何尺寸D. 减缓构件的应力集中正确答案：C 满分：2 分7. 材料的持久极限与试件的（）无关A. 材料；B. 变形形式；C. 循环特征；D. 最大应力。

正确答案：D 满分：2 分8. 梁在集中力作用的截面处，它的内力图为（）A. Q图有突变， M图光滑连续；B. Q图有突变，M图有转折；C. M图有突变，Q图光滑连续；D. M图有突变，Q图有转折。

正确答案：B 满分：2 分9.空心圆轴的外径为D，内径为d，α= d / D。

其抗扭截面系数为（）A B CDA.AB. BC. CD. D正确答案：D 满分：2 分10. 在对称循环的交变应力作用下，构件的疲劳强度条件为公式：；若按非对称循环的构件的疲劳强度条件进行了疲劳强度条件校核，则（）A. 是偏于安全的；B. 是偏于不安全的；C. 是等价的，即非对称循环的构件的疲劳强度条件式也可以用来校核对称循环下的构件疲劳强度D. 不能说明问题，必须按对称循环情况重新校核正确答案：C 满分：2 分11. 关于单元体的定义，下列提法中正确的是（）A. 单元体的三维尺寸必须是微小的；B. 单元体是平行六面体；C. 单元体必须是正方体；D. 单元体必须有一对横截面。

机械设计第八版课后简答题答案(打印版)

3-9弯曲疲劳极限的综合影响系数Kδ的含义是什么？它与哪些因素有关？它对零件的疲劳强度和静强度各有什么影响？答：在对称循环时，Kδ是试件的与零件的疲劳极限的比值；在不对称循环时, Kδ是试件的与零件的极限应力幅的比值。

Kδ与零件的有效应力集中系数σkδ、尺寸系数εδ、表面质量系数βδ和强化系数βq有关。

Kδ对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。

3-10 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？答：区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离（不是平行下移）。

在相同的应力变化规律下，两者的失效形式通常是相同的，如图中m1′和m2′。

但两者的失效形式也有可能不同，如图中n1′和n2′。

这是由于Kδ的影响，使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范围增大。

3-11试说明承受循环变应力的机械零件，各在什么情况下按静强度条件和疲劳强度条件计算？承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数小于1000时，应按静强度条件计算；当应力循环次数大于1000时，在一定的应力变化规律下，如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线GC上时，也应按静强度条件计算；如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线AG上时，则应按疲劳强度条件计算3-12 在单向稳定应变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?答：在单向稳定变应力下工作的零件，应当在零件的极限应力线图中，根据零件的应力变化规律，由计算的方法或由作图的方法确定其极限应3-15 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小，零件的尺寸，零件的表面质量以及零件的强化方式。

提高的措施是：1）降低零件应力集中的影响；2）提高零件的表面质量；3）对零件进行热处理和强化处理；4）选用疲劳强度高的材料；5）尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。

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第9章机械零件设计概论一、选择题1．对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是（）。

A．最大应力B．平均应力C．应力幅【答案】C2．由试验知，有效应力集中，绝对尺寸，表面质量和表面强化只对零件的（）有影响。

A．应力幅B．平均应力C．应力幅和平均应力【答案】A3．零件的形状、尺寸、结构、精度和材料相同时，磨削加工的零件与精车加工的零件相比，其疲劳强度（）。

A．较高B．较低C．相同【答案】A【解析】磨削加工与精车加工相比，后者的表面质量不如前者，而表面质量越高，零件的疲劳强度越高，因此，磨削加工的零件，其疲劳强度比精车加工高。

4．下列四种叙述中，（）是正确的。

A．应变力只能由变载荷产生B．静载荷不能产生应变力C．变应力是由静载荷产生的D．变应力是由变载荷产生，也有可能由静载荷产生【答案】D【解析】例如，心轴工作时，受到径向静载荷作用，弯曲应力就是对称循环变化的变应力。

5．绘制塑性材料的简化的极限应力图时，所必需的已知数据是（）。

A．B．C．D．【答案】A6．零件的工作安全系数为（）。

A．零件的极限应力比许用应力B．零件的极限应力比零件的工作应力C．零件的工作应力比许用应力D．零件的工作盈利比零件的极限应力【答案】A【解析】lim []S σσ=。

7．影响零件疲劳强度的综合影响系数（K ）D 或（K r ）D 与（）等因素有关。

A ．零件的应力集中、加工方法、过载B ．零件的应力循环特性、应力集中、加载状态C ．零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中D ．零件的材料、热处理方法、绝对尺寸【答案】C 【解析】由公式σσD σ()k k βε=或ττD τ()k k βε=可以得出结论。

σk 、τk 是有效应力集中系数，σε、τε是尺寸系数，β是表面状态系数。

8．已知45钢调质后的力学性能为：，等效系数σψ为（）。

A ．1.6B ．2.2C ．0.24D ．0.26【答案】C 【解析】根据等效系数计算公式：10σ02σσψσ--=。

应力集中系数计算公式什么是应力集中应力集中的计算方法

应力集中系数计算公式什么是应力集中应力集中的计算方法应力集中是指结构或构件的局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。

应力集中能使物体产生疲劳裂纹，也能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。

在应力集中处，应力的最大值(峰值应力)与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

局部增高的应力随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。

由于峰值应力往往超过屈服极限(见材料的力学性能)而造成应力的重新分配，所以，实际的峰值应力常低于按弹性力学计算得到的理论峰值应力。

应力集中对构件强度的影响对于由脆性材料制成的构件，应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。

因此，在设计脆性材料构件时，应考虑应力集中的影响。

对于由塑性材料制成的构件，应力集中对其在静载荷作用下的强度则几乎无影响。

所以，在研究塑性材料构件的静强度问题时，通常不考虑应力集中的影响。

但是应力集中对构件的疲劳寿命影响很大，因此无论是脆性材料还是塑性材料的疲劳问题，都必须考虑应力集中的影响。

在无限大平板的单向拉伸情况下，其中圆孔边缘的k=3;在弯曲情况下，对于不同的圆孔半径与板厚比值，k=1.8～3.0;在扭转情况下，k=1.6～4.0。

如下图所示的带圆孔的板条，使其承受轴向拉伸。

由试验结果可知:在圆孔附近的局部区域内，应力急剧增大，而在离开这一区域稍远处，应力迅速减小而趋于均匀。

这种由于截面尺寸突然改变而引起的应力局部增大的现象称为应力集中。

在I—I截面上，孔边最大应力ma某与同一截面上的平均应力之比，用a表示称为理论应力集中系数，它反映了应力集中的程度，是一个大于1的系数。

而且试验结果还表明:截面尺寸改变愈剧烈，应力集中系数就愈大。

因此，零件上应尽量避免带尖角的孔或槽，在阶梯杆截面的突变处要用圆弧过渡。

应力集中不仅与物体的形状及外形结构有关，还与选取材料有关，与外界应用环境也存在不可忽略的关系(如温度因素)，另外，在加工过程中也可能导致应力的改变，例如回火不当引起二次淬火裂纹、电火花线切割加工显微裂纹、机械设计时也难免导致某部位的应力集中。

有效应力集中系数 Kσ

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