疲劳强度计算
一、变应力作用下机械零件的失效特征
1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。
2、疲劳破坏特征：
1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。
2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5）
3）无明显塑性变形的脆性突然断裂
4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。
3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱
4、影响因素：除与材料性能有关外，还与，应力循环次数N，应力幅主要影响
当平均应力、一定时，越小，N越少，疲劳强度越高
二、材料的疲劳曲线和极限应力图
疲劳极限—循环变应力下应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限
疲劳寿命（N）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N称为疲劳寿命
1、疲劳曲线（-N曲线）：一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数N之间关系的曲线
—循环基数—持久极限
1）有限寿命区
当N<103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算
——高周循环疲劳，当时，随N↑→↓
2）无限寿命区，不随N增加而变化
——持久极限，对称循环为、，脉动循环时为、
注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。
3）疲劳曲线方程
——常数
∴疲劳极限：（2-9）
——寿命系数
几点说明：
①硬度≤350HBS钢，，当时，取，
≥350HBS钢，时，取
，
有色金属，（无水平部分），规定当时，取
②m—指数与应力与材料的种类有关。
钢m=9——拉、弯应力、剪应力青铜m=9——弯曲应力
m=6——接触应力8——接触应力
③越大，材料的疲劳极限与越大，（对称循环）最不利。
2、材料的疲劳极限应力图——同一种材料在不同的下的疲劳极限图（图）
对任何材料（标准试件）而言，对不同的下有不同的，即每种下都对应着该材料的最大应力，再由可求出和、
以为横坐标、为纵坐标，即可得材料在不同下的极限和的关系图
简化的材料与零件的疲劳极限详应力图：
如图2-7A′B——塑性材料所示，曲线上的点对应着不同下的材料
疲劳极限（相应的应力循环次数为）
——∵对称极限点
——强度极限点
——∵，∴，∴
脉动疲劳极限点
——屈服极限点
简化极限应力线图：——简化极限应力图可简化计算（曲线不好求，而直线好求）
∵考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，∴由点作135°（与轴）斜线与的延长线交于，得折线，线上各点的横坐标为极限平均应力，线上各类的纵坐标为极限平均应力幅
上各类：，如不会疲劳破坏
上各类：，如不会屈服破坏
∴零件的工作应力点位于折线以内时，其最大应力既不超过疲劳极限，又不超过屈服极限。
∴以内为疲劳和塑性安全区
以外为疲劳和塑性失效区，工作应力点离折线越远，安全程度愈高。
材料的简化极限应力线图，可根据材料的和三个试验数据而作出。
目前世界上常用的极限应力图haigh图，即图（本书）
goodmam图，即图
simith图，即图
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