機械設計基礎 力學基礎

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1、1 機械零件工作能力及變形形式2 軸的拉伸和壓縮3 剪切和擠壓4 圓軸的扭轉5 彎曲6 疲勞強度概述 工作能力:機械零件不發(fā)生失效的安全工作限度。 失效:零件喪失工作能力或達不到設計要求。 破壞 常見失效形式:斷裂、塑性變形、疲勞破壞、表面磨損、過大的彈性變形、連接松動、打滑等。 對受載零件而言,零件的工作能力為承載能力,主要包括強度和剛度兩個方面。強度:指零件在外載下抵抗斷裂和塑性變形的能力。剛度:指零件在外載下抵抗過大彈性變形的能力。 剛度不足影響強度剛度不足影響加工精度 1. 拉伸2. 壓縮 3. 擠壓和剪切4. 扭轉5. 彎曲 F F受拉 拉伸變形FF受壓 壓縮變形FF 外力 內力平衡

2、方程:F x=0 FA=F 根據(jù)內力并不能判斷軸的強度。應力:截面上單位面積所受內力。應力單位:MPa=N/mm 2根據(jù)應力也不能判斷軸的強度。 低碳鋼拉伸時的力學性能 標準試樣尺寸d0,L0拉伸試驗力-伸長量線圖消除尺寸影響: F 應力 =F/A 0 l 應變 =l/L0 應力-應變線圖:Oa段+ab段,彈性變形,a點應力,b點應力。:bc段,不增大載荷時,應變明顯增大,失去抵抗,稱為屈服現(xiàn)象,最低點c點應力。 lim =s:cd段,增大變形,需增大拉力,稱為材料的強化,最高點d點應力。:de段,試件局部變細,出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象,繼續(xù)變形所需拉力減小,e點試樣斷裂。 鑄鐵拉伸時的力學性能 彈性變形

3、無直線部分無屈服現(xiàn)象和頸縮現(xiàn)象斷裂時強度極限不高,應變小 lim =b 金屬材料壓縮時的力學性能 低碳鋼受壓 鑄鐵受壓 鑄鐵抗壓能力大于抗拉能力。 胡克定律和泊松比低碳鋼拉伸試驗時,在比例極限內,應力與應變成正比。E,碳鋼一般E=190210 GPa 零件軸向拉壓時要滿足強度條件: 名義載荷Fca=KF,Tca=KT,Pca=KPK載荷系數(shù) 應力的分類應力靜應力變應力 r=1 靜應力 r = -1 對稱循環(huán)應力 r=0 脈動循環(huán)應力 非對稱循環(huán)應力 Fn a a0 tt0 靜 應 力 只 能 由 靜 載 荷 產 生 ,變 應 力 可 能 由 變 載 荷 或 靜 載 荷產 生 。 在 變 應 力 下 , 零 件 的 主 要失 效 形 式 為 : 疲 勞 破 壞 u 最 大 應 力 遠 小 于 材 料 極 限 應 力 。u 疲勞斷口:無明顯塑性變形的脆性突然斷裂。u 疲勞斷裂是微觀損傷累積到一定程度的結果。產 生 微 小 裂 紋 疲勞斷裂具有以下特征: u 斷裂面累積損傷區(qū):表面光滑;折斷區(qū):表面粗糙。表面光滑表面粗糙微 裂 紋 逐 漸 擴 展突 然 脆 性 斷 裂

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