第一章机械零件失效形式及其抗力指标第1节机械零件失效形式及其抗力指标第1讲零件/构件失效的基本概念机械零件（或者电子器件）在使用过程
中的失效方式，结合每一种失效方式，找出对应的材料性能。有助于我们合理选材，保证零件的安全服役。关于零件失效的基本概念1制造零件/
构件满足一定功能：（1）保持规定的形状和尺寸（介质、环境）（2）实现规定的机械运动（旋转、往复）（3）传递力和能（能量转换）桥梁
保持设计形状尺寸而且坚固耐用汽轮机高温、水蒸气介质运转，将热能转化为机械能齿轮啮合、传动，它可以传递力和能量等等2 失效的定义和
形式定义:零件失去设计所要求的效能（功能）称为失效。曲轴断裂过量变形零件失效的形式常见的失效形式：过量变形、断裂、
磨损、腐蚀滚动轴承表面磨损管道阀门腐蚀3 引起零件失效的原因结构设计、材料选择、加工制造、装配调整、使用保养、可能人为
原因本质环境、载荷和介质对材料的损害超过了材料的抵抗力4预防零件失效的措施根据工作条件和受力特点，找出对应材料的性能要求熟悉了
解零件的工作条件掌握零件受力和运动规律合理选材制定正确的冷热加工工艺路线5 失效分析的意义工程中机器零件或构件失效时有发生桥梁断裂
2018年美国航空公司一架飞机左侧引擎爆炸开展失效分析意义与目的重新制定技术条件合理选材、正确加工工艺保证零构件安全可靠，防止
失效观察失效特征找出失效分析原因重新确定失效形式及其抗力指标目的找出失效原因，界定责任第一章机械零件失效形式及其抗力指标
第1节机械零件失效形式及其抗力指标第2讲材料的强度、塑性1 材料静拉伸试验材料拉伸试验OA：弹性变形ABC：屈服CDE：塑性变
形E点：断裂第1节%20静载荷拉伸实验.mp4材料拉伸试验第1节%20静载荷拉伸实验.mp4示意图2强度指标强度：材料抵抗变形
与断裂的抗力指标。通过静拉伸试验可以测试材料的强度指标。比例极限?p：应力与应变保持线性关系的最高应力弹性极限?e：材料不发生塑
性变形的最高应力屈服强度Rp0.2（?s）：开始塑性变形的应力抗拉强度Rm(?b)：工程应力应变曲线上最高应力强度的单位：MP
a退火态低碳钢拉伸实验的应力－应变曲线3 塑性塑性：材料断裂前发生塑性变形（不可恢复变形）的能力塑性指标：断后伸长率A(?)和断
面收缩Z(?)? 断后伸长率? 断面收缩率L0、S0分别是试样拉伸前的原始标距和原始横截面积；Lu、Su分别是试样拉断后标
距长度和颈缩处最小面积4弹性性能及其指标?弹性：材料发生弹性变形的大小，用弹性变形时吸收能量的大小表示。（1）弹性指标：弹性能（
弹性比功）通常用弹性变形吸收的弹性能（弹性比功）表示。?: 弹性能E：弹性模量?e：弹性极限εe弹性能?：弹性极限e（2）弹性
模量杨氏模量E（拉压载荷）应力应变曲线线性阶段：?：工程应力，?：工程应变剪切模量G（扭转载荷）应力应变保持线性关系的斜率Mn:
扭矩，?：扭转角，Ip:极惯性矩弹性模量与剪切模量关系G=E/[2（1+?)]?:泊松比复合材料（40-200GPa）高分子材料（
<10GPa）金属材料（70-200GPa）陶瓷材料（250GPa）弹性模量依次降低第一章机械零件失效形式及其抗力指标第1节机
械零件失效形式及其抗力指标第3讲零件过量变形及其抗力指标过量弹性变形失效零件发生的变形量超过了设计允许值过量变形失效过量塑性变
形失效1 过量弹性变形失效及其抗力指标镗杆镗床镗杆发生过量弹性变形，镗出的内孔孔径发生变化，影响加工精度。齿轮轴：齿轮轴发生过量
弹性变形，影响齿轮啮合，加速齿轮磨损，增加噪音。(1)过量弹性变形零构件发生的弹性变形量超过了允许值?l?[?l]（拉
压或者弯曲条件下）过量弹性变形（扭转条件下）??[?]?l：零件在外力作用下发生的弹性变形量?：零件在扭转载荷下发生的扭
转角[?l]、[?]：设计允许发生的弹性变形量或扭转角（2）零件抵抗过量弹性变形的根本原因及其抗力指标1）单向拉伸/压缩（应力
-应变曲线为直线部分）下的弹性变形? ?E??E：弹性模量，A：试样横截面积，P：外加载荷，?：弹性变形量，?：应力零件在载
荷P作用下发生的弹性变形量计算载荷P一定，分母E?A越大，发生的弹性变形量越小；反之，弹性变形量越大零件发生过量弹性变形的根本
原因：零构件的刚度不够（3）防止零件发生过量弹性变形措施：增加零件刚度零件刚度：等于材料弹性模量与零构件截面积的乘积刚度设计
考虑零件发生的弹性变形量大小零件的刚度取决于与材料的弹性模量和零件的尺寸。（4）防止过量弹性变形的材料性能指标弹性模量E，切变模
量G2 过量塑性变形及抗力指标(1)过量塑性变形一定载荷下不允许发生塑性变形的零件发生了塑性变形或塑性变形量超过了规定值，即发生
了过量塑性变形失效。（2）原因：偶而过载或者零构件本身抵抗塑性变形的能力不够。（3）抗力指标比例极限弹性极限屈服极限弹簧发生了
塑性变形，不能恢复到原来的形状和尺寸实际问题：比例极限、弹性极限、屈服强度这三个强度指标虽然有明确的物理意义，在金属变形过程中没
有明确的分界点，因此很难测出理论值。工程上采取人为规定的方法,把产生规定的微量塑性延长率的应力作为“条件比例极限”、“条件弹性极限
”、“条件屈服强度”对应的应力比例极限?p弹性极限?e屈服极限?s→条件比例极限Rp0.001-0.01→条件弹性极限
Rp0.005-0.05→条件屈服强度Rp0.01-0.5下标数字表示Rp0.001-0.01规定产生0.001-0.01%
的塑性延伸率对应的应力作为比例极限应力微量塑性变形量省去百分号应变残留塑性变形量：0.001~0.01%抵抗过量塑性变形力学
指标的实际应用设计指标实际指标零件举例设计要求应力应变严格服从胡克定律Rp0.001?0.01比例极限sp炮筒只允许在弹性变形内
工作汽车板簧弹性极限seRp0.005?0.05精密机床丝杠不允许产生塑性变形屈服强度RmRp0.01?0.5一般机器零件设计
指标用Rp0.2,桥梁和容器等结构件用Rp0.5-1.0总 结零构件发生过量弹性变形的原因：刚度不足材料的抗力指标：弹性模量E
或者切变模量G过量弹性变形零构件发生过量塑性变形的原因：强度不足材料的抗力指标：比例极限、弹性极限或者屈服强度过量塑性变形材料的比例极限、弹性极限、屈服强度对材料成分、组织敏感，可通过合金化和热处理提高。钢铁材料的弹性模量不能通过合金化和热处理、冷变形等方法改变。 |
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