注評考試《機電設備評估基礎》知識點:疲勞壽命理論基本概念
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知識點:疲勞壽命理論基本概念
(一)應力
1.內力:物體的一部分對另一部分的機械作用。
2.應力:應力就是單位面積上的內力。
σ:正應力,法向應力,與截面垂直,正應力表示零件內部相鄰兩截面間拉伸和壓縮的作用;
τ:切應力,剪應力,與截面平行,切應力表示相互錯動的作用,正應力和切應力的向量和稱為總應力。
正應力和切應力是度量零件強度的兩個物理量,常用單位是兆帕(MPa)。
(二)應變
1.外力作用引起的形狀和尺寸的相對改變,是一個相對數(shù)。
2.當外力去掉以后,物體能完全恢復到原來的狀態(tài),那么這就叫做彈性應變;
如果只能部分恢復到原來的狀態(tài),那么殘留下來的那一部分變形稱為塑性應變。
【提示】與正應力對應的是線應變,與切應力對應的是角應變。
(三)材料強度
如圖所示為低碳鋼試棒在受軸向靜拉力時,軸向負荷P與絕對軸向變形Δl的關系曲線。
1.負荷較小時,材料的軸向變形與負荷成線性關系;負荷超過Pp后,呈非線性關系。保持線性關系的最大負荷為比例極限負荷Pp.與該點相對應的應力稱為比例極限,用σp表示,也就是應力與應變?yōu)榫性關系的最大應力。
圖6-2 低碳鋼的拉伸圖
2.負荷小于Pe時,材料的變形為彈性變形,大于Pe時則產(chǎn)生塑性變形,與該點相對應的應力為彈性極限σe。
圖6-2 低碳鋼的拉伸圖
3.當負荷增大到一定值時,在負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。屈服階段的最小負荷是屈服點的負荷Ps,與之對應的應力稱為屈服極限,用σs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%殘余變形的應力作為條件屈服極限。
圖6-2 低碳鋼的拉伸圖
4.當負荷達到一個最大值Pb,試樣的某一截面開始急劇縮小,致使負荷下降,該負荷為強度極限負荷。與之相對應的應力稱為強度極限或抗拉強度,用σb表示。它是材料拉斷前的最大應力。
圖6-2 低碳鋼的拉伸圖
5.當負荷達到PK時,試樣斷裂。這個負荷稱為斷裂負荷。
圖6-2 低碳鋼的拉伸圖
【提示】屈服極限σs、強度極限σb是評價材料靜強度的重要指標。
圖6-2 低碳鋼的拉伸圖
【小結】
比例極限
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應力和應變、力和變形成線性關系的最大應力,用σp表示。
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彈性極限
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保持彈性變形的最大應力,超過它就不再僅僅是彈性變形,還有塑性變形,用σe表示。
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屈服極限
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開始出現(xiàn)屈服現(xiàn)象的應力,所謂屈服,就是負荷不再增加,但試件還在繼續(xù)伸長的這種現(xiàn)象。屈服極限用σs表示。
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強度極限
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材料拉斷前的最大應力,也叫做抗拉強度,用σb表示。
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斷裂負荷
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試件斷裂處的負荷。
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。ㄋ模┰S用應力
定義
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許用應力是機械設計中,允許零件或構件承受的最大應力值。
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公式
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對于塑性材料(大多數(shù)結構鋼、鋁合金等):
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對于脆性材料(高強度鋼、鑄鐵等):
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