第5章 零件的疲劳强度分析(补充)-学生
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疲劳强度分析疲劳强度疲劳的定义:材料在循环应⼒或循环应变作⽤下,由于某点或某些点产⽣了局部的永久结构变化,从⽽在⼀定的循环次数以后形成裂纹或发⽣断裂的过程称为疲劳。
疲劳的分类:(1)按研究对象:材料疲劳和结构疲劳(2)按失效周次:⾼周疲劳和低周疲劳(3)按应⼒状态:单轴疲劳和多轴疲劳(4)按载荷变化情况:恒幅疲劳、变幅疲劳、随机疲劳(5)按载荷⼯况和⼯作环境:常规疲劳、⾼低温疲劳、热疲劳、热—机械疲劳、腐蚀疲劳、接触疲劳、微动磨损疲劳和冲击疲劳。
第⼀章疲劳破坏的特征和断⼝分析§1-1 疲劳破坏的特征疲劳破坏的特征和静⼒破坏有着本质的不同,主要有五⼤特征:(1)在交变裁荷作⽤下,构件中的交变应⼒在远⼩于材料的强度极限(b)的情况下,破坏就可能发⽣。
(2)不管是脆性材料或塑性材料,疲劳断裂在宏观上均表现为⽆明显塑性变形的突然断裂,故疲劳断裂常表现为低应⼒类脆性断裂。
(3)疲劳破坏常具有局部性质,⽽并不牵涉到整个结构的所有材料,局部改变细节设计或⼯艺措施,即可较明显地增加疲劳寿命。
(4)疲劳破坏是⼀个累积损伤的过程,需经历⼀定的时间历程,甚⾄是很长的时间历程。
实践已经证明,疲劳断裂由三个过程组成,即(I)裂纹(成核)形成,(II)裂纹扩展,(III)裂纹扩展到临界尺⼨时的快速(不稳定)断裂。
(5)疲劳破坏断⼝在宏观和微观上均有其特征,特别是其宏观特征在外场⽬视捡查即能进⾏观察,可以帮助我们分析判断是否属于疲劳破坏等。
图1-1及图l-2所⽰为磨床砂轮轴及⼀个航空发动机压⽓机叶⽚的典型断⼝。
图中表明了疲劳裂纹起源点(常称疲劳源),疲劳裂纹扩展区(常称光滑区)及快速断裂区(也称瞬时破断区,常呈粗粒状)。
§1-2 疲劳破坏的断⼝分析宏观分析:⽤⾁眼或低倍(如⼆⼗五倍以下的)放⼤镜分析断⼝。
微观分析:⽤光学显微镜或电⼦显微镜(包括透射型及扫描型)研究断⼝。
图1-1 磨床砂轮轴的典型断⼝图1-2 航空发动机压⽓机叶⽚的典型断⼝1、断⼝宏观分析:(I) 疲劳源:是疲劳破坏的起点,常发⽣在表⾯,特别是应⼒集中严重的地⽅。
工程材料与热加工复习资料第1章材料的力学性能疲劳断口的三个区域。
疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区三部分组成5.金属塑性的2个主要指标。
伸长率和断面收缩率6.金属的性能包括力学性能、_物理___性能、_化学_性能和__工艺_性能。
7.材料的工艺性能包括哪些?包括铸造性、焊接性、锻压性、切削性以及热处理性。
第2章金属的晶体结构与结晶二、问答题1.金属中常见的晶体结构有哪几种?(α-Fe、γ-Fe是分别是什么晶体结构)。
体心立方体晶格、面心立方体晶格、密排六方晶格。
α-Fe 是体心立方体晶格结构γ-Fe是面心立方体晶格结构晶体和非晶体的特点和区别。
2.实际晶体的晶体缺陷有哪几种类型?点缺陷、线缺陷、面缺陷。
3点缺陷分为:空位、间隙原子、置换原子4.固溶体的类型有哪几种?置换固溶体、间隙固溶体5.纯金属的结晶是由哪两个基本过程组成的?晶体的形成、晶体的长大6.何谓结晶温度、过冷现象和过冷度?纯金属液体在无限缓慢的冷却条件下的结晶温度,称为理论结晶温度金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象理论结晶温度与实际结晶温度的差叫做过冷度过冷度与冷却速度有何关系?结晶时冷却的速度越大,过冷度越大,金属的实际结晶温度就越低。
7.晶粒大小对金属的力学性能有何影响?在一般情况下,晶粒越细,金属的强度、塑性和韧性就越好。
细化晶粒的常用方法有哪几种?增加过冷度、变质处理、振动或搅拌8.什么是共析转变?在恒定温度下,有一特定成分的固相同时分解成两种成分和结构均不同的新固相的转变成为共析转变二、填空题1.珠光体是由___铁素体_____和____渗碳体_____组成的机械混合物(共析组织)。
2.莱氏体是由_____奥氏体___和____渗碳体_____组成的机械混合物(共晶组织)。
3.奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达____2.11%______,在727℃时碳的质量分数为____0.77%___。
4. 根据室温组织的不同,钢可分为___共_____钢、____亚共____钢和____过共___钢。
机械设计课程习题集(填空、简答、计算题部分)(第一章~第五章)第一章 机械设计概论 填空题1-1 大多数机器都由( )、( )、( )三部分组成。
1-2 机械设计课程研究的对象是( ),研究的目的是( )。
1-3 进行机器设计时,除了要满足使用和经济方面的要求外,还要满足( )和( )方面的要求。
问答题1-4 写出下列标准代号的中文名称:GB JB ISO1-5 解释下列名词:零件构件通用零件专用零件1-6 简述机器和机械零件的设计过程。
1-7 简述机械零件标准化、系列化和通用化的意义。
1-8 机械零件有哪些主要的失效形式?1-9 设计机械零件时应满足哪些基本要求?第二章 机械零件的工作能力和计算准则选择题2-1 限制齿轮传动中齿轮的接触宽度是为了提高齿轮的( )。
A 硬度B 强度C 刚度D 工艺性2-2 因为钢材的种类和热处A -1B 0C 0.5D 12-4 改变轴的支承位置时,轴的刚度( )。
A 增大B 减小C 不变D 可能增大也可能减小2-5 增大零件的刚度,其抗冲击的能力( )。
A 增大B 减小C 不变D 不一定2-6 圆柱与圆柱间的接触应力σH 与所受载荷F 的关系是( )。
A F H ∝σB 2/1F H ∝σC 3/1F H ∝σD 理对弹性模量影响甚小,欲采用合金钢和热处理来提高零件的( )并无实效。
A 硬度B 强度C 刚度D 工艺性2-3 静应力的循环特性r=( )。
4/1F H ∝σ填空题2-7 稳定循环变应力的三种基本形式是( )、()ττ和( )。
2-8 有一传动轴的应力谱如图所示。
则其应力幅a τ=( )、平均应力m τ=( )、循环特性r =( )。
2-9 低副连接的零件的连接表面产生的应力称为( ),高副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )。
2-10 零件发生的( )现象称为振动。
2-11 零件或系统在规定的时间内和规定的条件下能正常工作的概率称为( )。
2-12 在轴的直径有突变处会产生( ),增大( )和增加( )都使之减小。