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1 疲劳强度的计算
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2 疲劳强度的计算
疲劳强度的分类
根据应力循环数分为高周疲劳和低周疲劳。
低周疲劳指材料所受力较高,通常接近或超过屈服极限,断裂前的应力循环次数一般少于 —
,每次循环过程中都发生塑性变形。低周疲劳破坏就是塑性变形累积的结果。
高周疲劳是指材料所受的交变应力远低于材料的屈服极限,断裂前的应力循环次数大于,通常用疲劳曲线(S-N曲线)来描述该材料的疲劳特性。高周疲劳的寿命主要指的是裂纹萌生寿命。高周疲劳采用常规疲劳计算方法。
常规疲劳强度计算
常规疲劳强度计算假设零件没有初始裂纹,应用标准试样实验得到的材料疲劳极限或S-N曲线为依据,再考虑零件由于表面状态、尺寸及几何形状引起的应力集中等因素。下图示以最大应力为纵坐标,疲劳寿命 N 为横坐标,根据试验数据得到的S-N曲线。

钢材的S-N曲线的右侧是一条水平渐近线,水平线起始点对应的应力值称为疲劳极限。疲劳极限表明,只要最大应力小于疲劳极限,应力循环次数可以无限大而不发生破坏。水平线起始点的横坐标Ne大约为,N≧Ne的区域称为无限寿命区。根据 S-N 曲线水平线段进行的疲劳强度计算称为无限寿命计算。
疲劳曲线的左侧是一条近似斜线,在斜线段 N< ,称为有限寿命区,根据这段斜线所作的疲劳强度计算称为有限寿命计算。
疲劳强度计算准则
1.如果零件的应力循环次数 N≦(
为疲劳曲线上材料屈服极限
)对应的循环数,一般取
≈
,零件受静强度条件控制,不需作疲劳强度计算。
2.如果零件的应力循环次数 N 大于,但是小于Ne(Ne称为应力循环基数),对于钢材Ne≈
。根据零件对应的疲劳强度
′ 对零件进行有限寿命疲劳计算。
3.如果零件的应力循环次数 N≧Ne ,根据疲劳极限对零件进行无限寿命疲劳计算。
工作级别为M1-M3的机构,由于应力循环数少,不做疲劳计算。工作级别M4、M5的机构根据应力循环数N决定是否需要进行疲劳计算。工作级别M5以上的机构,其机构零件和金属结构都需要作疲劳计算。非工作机构可不做疲劳计算。沿海地区、台湾省、南海诸岛以及内陆山口地区自身高度大的起重机,如果金属结构自振频率小于4Hz,由于风振作用,在自重载荷和风载荷作用下,金属结构有可能发生疲劳破坏,不论起重机的工作级别如何,都需要进行疲劳计算。


