疲劳基础知识介绍

机械设计基础背诵知识点机械设计是一门关于机械制造的学科，它涉及到机械零部件的设计、选择、计算和分析等方面的知识。

在机械设计的学习过程中，很多基础的知识点需要我们进行背诵。

下面将介绍一些机械设计基础的知识点。

1. 材料力学材料力学是机械设计的基础。

需要掌握材料的力学性质，包括拉伸强度、屈服强度、硬度等。

还要了解不同材料的特点以及它们的应用范围。

2. 分析力学分析力学是机械设计中的另一个重要知识点。

它涉及到物体的平衡、受力分析以及运动学等内容。

我们需要了解力的合成与分解、力矩的概念、平衡条件等基本概念。

3. 等效应力与疲劳在机械设计中，常常需要进行结构的强度计算。

等效应力理论是常用的一种计算方法，它可以将多个不同方向的应力合成为一个等效应力。

此外，疲劳是机械设计中非常重要的一个问题，我们需要了解疲劳寿命、疲劳裕度等概念。

4. 轴线零件设计轴线零件设计是机械设计中的一个重要内容。

我们需要了解轴线零件的选择与计算，包括轴的强度与刚度计算、连接方式的选择等。

5. 机械传动机械传动是机械设计中常见的一种结构形式。

我们需要了解不同传动装置的特点与适用范围，包括齿轮传动、带传动等。

6. 节气部件设计节气部件设计是机械设计中与流体传动相关的一个内容。

我们需要了解不同节气部件的设计原理与计算方法，包括调节阀、安全阀等。

7. 设备安装与调试设备安装与调试是机械设计中的最后一个环节，我们需要了解设备的安装方式以及调试过程中的一些注意事项。

上述只是机械设计中的一部分基础知识点，希望能够对你在学习机械设计过程中有所帮助。

机械设计是一个广阔的领域，需要我们不断学习与积累，才能够设计出高质量的机械产品。

50个机械设计基础知识点1.刚体力学：研究物体在作用力下的平衡和运动。

2.静力学：研究物体在静止状态下的力学性质。

3.动力学：研究物体在运动状态下的力学性质。

4.运动学：研究物体的运动特性，如速度、加速度和位移。

5.力学系统：由若干物体组成，并且相互作用，受到外界力的作用。

6.力的合成：通过矢量相加的方法计算多个力的合力。

7.力的分解：将一个力分解为多个力的合力。

8.平衡：物体受到的合力和合力矩均为零。

9.功：力在物体上产生的位移所做的功。

10.能量：物体的能力做功的量度。

11.弹性力：物体受到变形后，恢复原状的力。

12.摩擦力：物体在运动或静止时受到的阻力。

13.运动学链：由多个刚体连接而成的机构，用来进行运动传递和转换。

14.齿轮传动：利用齿轮的互相啮合实现运动传递和转换。

15.杠杆机构：利用杠杆的原理实现力的放大或缩小的机构。

16.曲柄连杆机构：利用曲柄和连杆的结构实现运动转换。

17.铰链机构：通过铰链连接物体的机构，实现固定、旋转或滑动。

18.滑块机构：由滑块和导轨构成的机构，实现直线运动。

19.传动比：用来衡量运动传递的效率。

20.齿轮比：齿轮传动中两个齿轮的旋转速度比值。

21.离合器：用来连接或分离两个旋转物体的装置。

22.制动器：用来减速、停止或固定运动物体的装置。

23.轴承：用来支撑和减小机械运动中的摩擦力的装置。

24.轴线：用来连接和支撑旋转物体的直线。

25.键连接：通过键连接来实现轴线和轴承的固定。

26.螺纹连接：通过螺纹连接实现两个物体的拧紧或松开。

27.轴承间隙：轴承内外圈之间的间隙，用来调整摩擦力和轴承的转动。

28.轴向力：作用于轴线方向上的力。

29.径向力：作用于轴线垂直方向上的力。

30.弹簧：用来储存和释放能量的装置。

31.拉伸强度：材料抵抗拉伸破坏的能力。

32.压缩强度：材料抵抗压缩破坏的能力。

33.硬度：材料抵抗划伤或穿透的能力。

34.拉伸试验：测试材料的拉伸性能和强度。

疲劳感的生物学基础
疲劳感是人体在长时间的活动或压力下所产生的一种生理反应。

它是人体自我调节的一种表现，旨在提醒我们需要休息和恢复。

疲劳感的生物学基础涉及到多个方面，包括神经系统、内分泌系统和免疫系统等。

神经系统在疲劳感的产生中起着重要的作用。

长时间的活动或压力会导致神经系统受到过度刺激，从而引发疲劳感。

神经元在传递信息时需要消耗大量的能量，当能量耗尽时，就会感到疲劳。

此外，神经系统还通过调节身体的节律来影响疲劳感的产生，比如睡眠、饮食和运动等。

内分泌系统也对疲劳感起着重要的调节作用。

在长时间活动或压力下，身体会释放一些内分泌物质，如肾上腺素、皮质醇和甲状腺激素等。

这些物质可以提高身体的应激能力，但过度释放会导致疲劳感。

此外，内分泌系统还参与调节身体的能量代谢和免疫功能，对疲劳感的产生也有一定影响。

免疫系统在疲劳感的产生中也发挥着重要的作用。

长时间的活动或压力会导致免疫系统受到抑制，从而使身体更容易感到疲劳。

免疫系统通过释放细胞因子和抗体等来抵御外界的侵袭，但当免疫系统受到过度刺激时，会产生疲劳感。

此外，免疫系统还与神经系统和内分泌系统相互作用，共同调节疲劳感的产生。

总的来说，疲劳感是人体在长时间活动或压力下的一种生理反应，其生物学基础涉及到神经系统、内分泌系统和免疫系统等多个方面。

了解疲劳感的生物学基础，可以帮助我们更好地理解身体的自我调节机制，合理安排工作和休息，提高生活质量。

疲劳基础必学知识点
下面是疲劳基础必学的一些知识点：
1. 疲劳是指身体或心理在持续或过度劳累后出现的疲劳感。

疲劳可以
分为身体疲劳和心理疲劳两种类型。

2. 身体疲劳是指长时间或过度的体力活动导致肌肉疲劳、体力消耗过
大的状态。

常见的身体疲劳症状包括肌肉酸痛、无力感、身体僵硬等。

3. 心理疲劳是指长时间或过度的精神、思维活动导致精神压力过大的
状态。

常见的心理疲劳症状包括注意力不集中、记忆力下降、焦虑、
抑郁等。

4. 疲劳的产生原因多种多样，包括长时间的连续工作、缺乏休息、睡
眠不足、不合理的工作安排、高强度的体力或精神活动等。

5. 疲劳对身体和心理健康都有不良影响。

身体疲劳可导致身体机能下降、免疫力下降，增加患病风险；心理疲劳可导致情绪低落、抑郁，
影响工作和生活质量。

6. 预防和缓解疲劳的方法包括合理安排工作和休息时间、保证充足的
睡眠、进行适量的体育锻炼、培养良好的生活习惯和心态等。

7. 对于已经出现疲劳的人，需要进行适当休息和恢复，包括休息、放松、进行适度的运动、调整饮食和保持积极的心态等。

8. 长期的疲劳状态可能导致慢性疲劳综合征等长期身体和心理健康问题，需要及时就医咨询和治疗。

这些是疲劳基础知识的一些重要要点，希望对你有帮助！。

振动疲劳基础知识振动疲劳是一种材料在受到振动作用下逐渐发展出的疲劳损伤现象。

振动疲劳是指当材料在周期性振动应力作用下，出现塑性变形、裂纹扩展并最终破坏的一种疲劳。

本文将从振动疲劳的特点、引起振动疲劳的因素、振动疲劳的损伤机理以及预防振动疲劳等方面进行探讨。

振动疲劳的特点是明显的周期性负荷，即材料受到往复振动的周期性应力。

振动疲劳与其它类型的疲劳相比，具有幅值小、周期长的特点。

振动疲劳还有一个显著的特点是其发展方式与时间有关，当周期振动应力作用的次数足够多时，材料疲劳断裂的速度明显增加。

引起振动疲劳的因素有很多，其中最主要的是振动应力和材料的力学性质。

振动应力应力来源有很多，比如机械设备的震动、车辆在道路行驶时的震动、风的吹拂、声波的作用等等。

材料的力学性质也是影响振动疲劳的重要因素，例如材料的强度、韧性、硬度、疲劳极限等。

振动疲劳的损伤机理涉及到塑性变形、微观裂纹的形成与扩展、应力集中和弹性塑性转变等过程。

当振动应力作用于材料上时，首先会产生材料的弹性变形，随着应力作用的周期重复，材料的弹性变形逐渐累积，最终出现塑性变形。

同时，在塑性变形的过程中，材料中也会形成微观裂纹。

这些微观裂纹由于应力集中的存在，往往会在应力峰值处扩展，最终导致材料的破坏。

为了预防振动疲劳的发生，需要从设计、材料选用和使用条件等方面进行综合考虑。

在设计方面，应尽量减少振动载荷的作用时间和振幅；在材料选用方面，应选择具有较高强度、良好的抗振动性能和较高的韧性的材料；在使用条件方面，应加强设备的维护，及时发现和处理潜在的破损和裂纹。

此外，对于已发生振动疲劳的材料，可以采取一些修复措施来延缓疲劳裂纹的扩展。

常用的修复方法有振动强化、激光熔覆、超声波冲击等。

这些方法都可以增加材料的表面硬度和耐疲劳性能，从而提高材料的抗振动疲劳能力。

总之，振动疲劳是材料在受到周期性振动应力作用下逐渐发展形成的疲劳损伤现象。

振动疲劳具有明显的周期性负荷、幅值小、周期长等特点。

Ⅲ疲労強度テキスト「材料強度学」p.87「機械材料学」p.111応力の繰返し繰り返し応力•応力振幅•平均応力•応力比1. 疲労破壊の様相a. 疲労破壊の巨視的様相•疲労破壊–静的破壊よりも低い負荷の繰返し–き裂の発生，進展，き裂進展に伴う断面積の減少により静的最終破壊–ぜい性破面：き裂進展経路に塑性変形が限定•ぜい性的外観–ビーチマーク，シェルマーク（貝殻模様）：応力変動時のき裂前縁の位置を示す送風機動翼の疲労破面（左）とディーゼルエンジンピストンクラウンの疲労破面（右）鉄道用車軸の疲労破面（左）と鉄道用台車枠の疲労試験装置（右）12年使用後疲労破壊した台車枠（昭和40年製）b. 疲労破壊の微視的様相：ストライエーション(striation)•引張り時のき裂先端の塑性鈍化と圧縮時のき裂先端の再鋭化•き裂の上下面では山と山，谷と谷が対応•ストライエーション間隔＝1サイクル間のき裂進展量•疲労破面全面がこれによって覆われているわけではない•延性ストライエーション：軟い材料•ぜい性ストライエーション（ぜい性き裂進展＋塑性鈍化・再鋭化）：硬い材料，腐食図4.3 Al合金の疲労ストライエーション（左）と図4.4（右）•疲労破面全面がこれによって覆われているわけではないc. 疲労き裂の発生と進展•き裂の発生場所: 材料や負荷応力によって異なる．•フェライト鋼や純金属の高サイクル疲労領域:•最もすべり易い方位と方向を持ったすべり系の中•入り込み(intrusion)や突き出し(extrusion)が形成•入り込みからき裂が発生c. 疲労き裂の発生と進展•表面には，多くのすべり帯が形成されるが，将来，き裂発生場所となる入込みは，表面を数mm程度電解研磨しても消失しないことから，固執すべり帯(PSB，persistent slip band)と称されている．•負荷応力が大きい場合，結晶粒全体が変形するため，変形の食い違いが蓄積する結晶粒界にき裂が発生する．•切欠き感度の高い高強度鋼やアルミニウム合金では，介在物がき裂発生場所となることが多いすべり帯のAFM(原子間力顕微鏡)像c. 疲労き裂の発生と進展•き裂：すべり面に沿って成長（第Ⅰ段階）•き裂進展（第Ⅱa段階）：応力軸に傾斜していたき裂が応力軸に垂直に向きを変化•すべり面き裂•へき開面き裂•き裂進展（第Ⅱb段階）–応力軸に垂直–疲労ストライエーション–塑性鈍化と再鋭化の繰返し–組織不敏感疲労き裂先端の鈍化とストライエーションの形成機構•塑性鈍化と再鋭化の繰返し•A-B:大きなすべり変形，き裂長く，鈍化(blunting)•B-C：除荷過程，き裂閉口，鈍化したき裂先端部分はひだ状に織り込まれる•C-D-A:再鋭化(re-sharpening)c. 疲労き裂の発生と進展•第Ⅱc段階•デインプル•へき開•粒界割れ•高強度材，低延性材2. S-N曲線と疲労限度S-N曲線（ヴェーラー曲線）典型的なS-N曲線典型的なS-N曲線b. 疲労限度•疲労限度：•微視き裂の進展の限界応力•負荷形式に依存：回転曲げ疲労限度，引張圧縮疲労限度，繰返しねじり疲労限度正の相関•疲労限度と引張り強さの関係: σW =σB/2，欠陥や介在物のため疲労限度は頭打ち回転曲げ疲労限度と引張強さの関係回転曲げ疲労限度とビッカース硬さの関係c. P-S-N曲線•疲労寿命にはばらつき•破壊確率PをパラメータにしたＳ-Ｎ曲線：図4.14c. P-S-N曲線•疲労寿命にはばらつき•破壊確率PをパラメータにしたＳ-Ｎ曲線：図4.14c. P-S-N曲線•疲労寿命の分布：S-N曲線折曲がり点より上では対数正規分布orワイブル分布，折曲がり点より下では長寿命側に尾を引く（図4.15）d. 疲労限度の統計的性質•プロビット法•ステアケース法：図4.16–i個目の試験片•N=107までに破断しなかった場合, i+1は1段上•N=107までに破断した場合, i+1は1段下•n: 破壊試験片数と非破壊試験片数のうち少ない方•σ0, σ1, σ2・・・・：n, n1, n2・・・・式（4・3，4・4）•30本以上が望ましい3. 疲労強度に及ぼす諸因子の影響•応力集中と切欠き効果•切欠き（ノッチ）：疲労破壊の起点になりやすい3. 疲労強度に及ぼす諸因子の影響•応力集中と切欠き効果(i) 応力集中係数応力集中係数•σmaxの求め方•実験：光弾性，X線，ひずみゲージ•解析：有限要素法•応力集中係数：大•切欠き底半径r小程•切欠き深さt大程•相対寸法で決まる•応力勾配も大きな影響を及ぼす切欠き係数(ii) 切欠き係数：β通常はβ＞1η=(β-1)/(α-1)：切欠き感度，0＜η＜1切欠き効果の評価•切欠き効果：もし，切欠き底の最大応力だけで決まるなら•切欠き底の一点の応力だけでなく，切欠き底近傍のある領域に生じる応力の分布で決まる．円周切欠き付きS45C焼き鈍し丸棒試験片の回転曲げ疲労限度の実験結果と応力集中係数の関係•切欠き効果：もし，切欠き底の最大応力だけで決まるなら，AEで決まる．•実際には過小評価になる．停留き裂(iii) 疲労き裂の発生に対する疲労限度σw1と破断に対する疲労限度σw2α＞αの鋭い切欠きでは停留き裂α0：分岐点の形状係数σw1（き裂発生），σw2（破断）, σw1 ＜ σ ＜ σw2にて停留き裂σw1は σB とともに上昇するが， σw2は一定高強度鋼は停留き裂を生じない．円周切欠き付きS45C 焼き鈍し丸棒試験片の回転曲げ疲労限度の実験結果と応力集中係数の関係 • 鈍い切欠き（分岐点まで）：AB で決まる．円周切欠き付きS45C 焼き鈍し丸棒試験片の回転曲げ疲労限度の実験結果と応力集中係数の関係疲労限度において鋭い切欠きの底に発生した停留き裂b. 寸法効果• 平滑材，切欠き材は大寸法→疲労強度低下寸法効果の 主たる原因• 応力こう配に関連した力学的要因• 曲げ，ねじり，引張り圧縮では切欠き材で顕著• 高い応力を受けて危険にさらされる表面積や体積に関連した統計的要因• 寸法が大きいほど表面積が大きくなり，破壊の起点となる欠陥の存在確率が増す切欠き係数βの寸法効果• 直径ｄが大：βも大• 小型試験片のβを使用：危険側の設計c. 平均応力・残留応力の影響(i) 平均応力σm ±σa ，τm ±τaσm =0， σa =σw ：完全両振り疲労限度σm =σa ，σmax =2σa =σu ：片振り引張り疲労限度σm =-σa ，σmin =-2σa ＝σ-u ：片振り圧縮疲労限度疲労限度線図(疲労限度σw vs. 平均応力σm の関係)鉄鋼系材料における平均応力の影響－実験例疲労限度線図疲労限度線図疲労限度線図疲労限度線図の実例残留応力の影響d. 組合せ応力下の疲労強度曲げとねじりe. 表面処理の影響•表面あらさ：切欠き効果焼なまし材＜4μm，調質材＜1μm•表面硬さ：H∝σB σw=σB/2–高周波焼入–浸炭–窒化–タフトライド•圧縮残留応力：σw1とくにσw2の上昇が顕著（き裂閉口効果）4. 塑性疲労（低サイクル疲労）•大きな塑性ひずみをともなう疲労•Nf＜104ヒステリシスループεea：弾性ひずみ振幅εpa：塑性ひずみ振幅εa =εea+εpa=σa/E+εpa：ひずみ振幅Δε=2εa：全ひずみ幅Δεp =2εpa：塑性ひずみ幅a. 定応力試験と定ひずみ試験•定応力試験：残留ひずみが累積し一方向伸び•定ひずみ試験：十分な焼きまなし材では加工硬化，高強度材(Ni-Cr-Mo鋼)では加工軟化b.応力-ひずみ関係•低サイクル疲労における寿命：Manson-Coffin則にしたがうΔεp・Nα=Cα＝1/2C=εf=ln100/(100-φ) φ：絞りεf /2＜C＜εf•弾性ひずみの小さい場合：Δεp＝Δε•平均ひずみのある場合:Δεp ・Nα=k(εf- εm)5. 変動荷重下の疲労強度a. 実働荷重荷重が不規則に変動航空機のG-A-G(Ground to Air to Ground)荷重プログラム変動応力•頻度分布を近似した多段繰返し変動応力を用いる：プログラム変動応力•応力頻度分布：荷重の順序の情報がない–実際の疲労強度とは一致するとは限らないb. 応力波形の計数法•応力波形計数法(カウント法)ランダム応力波形に含まれる疲労強度を支配する特性因子(応力振幅、平均応力etc)の抽出各種計数法ピーク法レンジ法レベルクロッシング（経過頻度）法レンジペア法レインフロー法, ヒステリシスループ法ピーク法•平均値以上では極大値、以下では極小値を計数レンジ法•波形の相隣合う極小値と極大値の差(変化幅, range)を計数レベルクロッシング（経過頻度）法• 任意に設定された荷重レベルを平均値以上では正の傾きで、平均値以下では負の傾きで通過する頻度を計数レンジペア法• 任意の応力範囲Ds を設定し，隣り合った正負の応力レンジのペアの組数を計数する．レインフロー法• ルール1)雨だれは各極値から流れ出すが、一つの雨だれが流れている間は次の雨だれは流れ出さない。