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疲勞強度計算
鎖定
- 中文名
- 疲勞強度計算
- 外文名
- Fatigue strength calculation
- 應用範圍
- 零件和構件等
疲勞強度計算分類
高周疲勞是指材料所受的交變應力遠低於材料的屈服極限,斷裂前的應力循環次數大於10^5,通常用疲勞曲線(S-N曲線)來描述該材料的疲勞特性。高周疲勞的壽命主要指的是裂紋萌生壽命。高周疲勞採用常規疲勞計算方法。
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疲勞強度計算疲勞強度計算試驗
常規疲勞強度計算假設零件沒有初始裂紋,應用標準試樣實驗得到的材料疲勞極限或S-N曲線為依據,再考慮零件由於表面狀態、尺寸及幾何形狀引起的應力集中等因素。下圖示以最大應力σ (max)為縱座標,疲勞壽命N為橫座標,根據試驗數據得到的S-N曲線。
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鋼材的S-N曲線的右側是一條水平漸近線,水平線起始點對應的應力值稱為疲勞極限。疲勞極限表明,只要最大應力小於疲勞極限,應力循環次數可以無限大而不發生破壞。水平線起始點的橫座標Ne大約為10^7,N>=Ne的區域稱為無限壽命區。根據S-N曲線水平線段進行的疲勞強度計算稱為無限壽命計算。
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疲勞強度計算計算準則
工作級別為M1-M3的機構,由於應力循環數少,不做疲勞計算。工作級別M4、M5的機構根據應力循環數N決定是否需要進行疲勞計算。工作級別M5以上的機構,其機構零件和金屬結構都需要作疲勞計算。非工作機構可不做疲勞計算。沿海地區、台灣省、南海諸島以及內陸山口地區自身高度大的起重機,如果金屬結構自振頻率小於4Hz,由於風振作用,在自重載荷和風載荷作用下,金屬結構有可能發生疲勞破壞,不論起重機的工作級別如何,都需要進行疲勞計算。
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疲勞強度計算疲勞計算前提條件
式中 Z--零件的設計壽命(h),一般按照機構的設計壽命選取;
疲勞強度計算無限壽命疲勞
當零件應力循環數N大於循環基數Ne,應進行無限壽命疲勞計算。這一設計準則要求零件或結構在無限長的使用時期內,不發生疲勞破壞。S-N曲線的水平段説明,只要將零件部件或結構的工作應力限制在它們的疲勞極限以下,就可以使零件或結構的壽命無限長。無限壽命設計是最老的設計準則,按照這種準則設計的零件或部件,一般尺寸較大,比較保守。但對於地面工作、運轉時間長的機械和設備,無限壽命疲勞強度計算仍然獲得廣闊的應用。疲勞強度計算一般在靜強度計算之後進行,採用許用應力法或安全係數法。
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