2013注評《機(jī)電設(shè)備評估基礎(chǔ)》預(yù)習(xí)：疲勞壽命理論基本概念

第六章　機(jī)器設(shè)備壽命估算

　　知識(shí)點(diǎn)三、疲勞壽命理論基本概念

　　（一）應(yīng)力

　　1.內(nèi)力：物體的一部分對另一部分的機(jī)械作用。

　　2.應(yīng)力：應(yīng)力就是單位面積上的內(nèi)力。

　　σ：正應(yīng)力，法向應(yīng)力，與截面垂直，正應(yīng)力表示零件內(nèi)部相鄰兩截面間拉伸和壓縮的作用；

　　τ：切應(yīng)力，剪應(yīng)力，與截面平行，切應(yīng)力表示相互錯(cuò)動(dòng)的作用，正應(yīng)力和切應(yīng)力的向量和稱為總應(yīng)力。

　　正應(yīng)力和切應(yīng)力是度量零件強(qiáng)度的兩個(gè)物理量，常用單位是兆帕（MPa）。

　　（二）應(yīng)變

　　1.應(yīng)變是外力作用引起的形狀和尺寸的相對改變，是一個(gè)相對數(shù)。

　　2.當(dāng)外力去掉以后，物體能完全恢復(fù)到原來的狀態(tài)，那么這就叫做彈性應(yīng)變；如果只能部分恢復(fù)到原來的狀態(tài)，那么殘留下來的那一部分變形稱為塑性應(yīng)變。

　　【提示】與正應(yīng)力對應(yīng)的是線應(yīng)變，與切應(yīng)力對應(yīng)的是角應(yīng)變。

　　（三）材料強(qiáng)度

　　圖為低碳鋼試棒在受軸向靜拉力時(shí)，軸向負(fù)荷P與絕對軸向變形Δl的關(guān)系曲線。

　　1.負(fù)荷較小時(shí)，材料的軸向變形與負(fù)荷成線性關(guān)系；負(fù)荷超過P_p后，呈非線性關(guān)系。保持線性關(guān)系的最大負(fù)荷為比例極限負(fù)荷P_p.與該點(diǎn)相對應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限，用σ_p表示，也就是應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)榫�性關(guān)系的最大應(yīng)力。

　　2.負(fù)荷小于P_e時(shí)，材料的變形為彈性變形，大于P_e時(shí)則產(chǎn)生塑性變形，與該點(diǎn)相對應(yīng)的應(yīng)力為彈性極限σ_e。

　　3.當(dāng)負(fù)荷增大到一定值時(shí)，在負(fù)荷不增加或減小的情況下，試樣還繼續(xù)伸長，這種現(xiàn)象叫屈服。屈服階段的最小負(fù)荷是屈服點(diǎn)的負(fù)荷Ps，與之對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限，用σ_s表示。

　　【提示】對沒有出現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象的材料，用產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力作為條件屈服極限。

　　4.當(dāng)負(fù)荷達(dá)到一個(gè)最大值P_b，試樣的某一截面開始急劇縮小，致使負(fù)荷下降，該負(fù)荷為強(qiáng)度極限負(fù)荷。與之相對應(yīng)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度，用σ_b表示。它是材料拉斷前的最大應(yīng)力。

　　5.當(dāng)負(fù)荷達(dá)到P_K時(shí)，試樣斷裂。這個(gè)負(fù)荷稱為斷裂負(fù)荷。

　　【提示】屈服極限σ_s、強(qiáng)度極限σ_b是評價(jià)材料靜強(qiáng)度的重要指標(biāo)。

　　【小結(jié)】

　　（四）許用應(yīng)力

定義	許用應(yīng)力是機(jī)械設(shè)計(jì)中，允許零件或構(gòu)件承受的最大應(yīng)力值。
公式	對于塑性材料（大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金等）：
	對于脆性材料（高強(qiáng)度鋼、鑄鐵等）：