合理疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法
設(shè)計(jì)人員通常認(rèn)為*重要的**因素是零部件、裝配體或產(chǎn)品的總體強(qiáng)度。為使設(shè)計(jì)達(dá)到總體強(qiáng)度,工程師需要使設(shè)計(jì)能夠承載可能出現(xiàn)的極限載荷,并在此基礎(chǔ)上再加上一個(gè)**系數(shù),以確保**。但是,在運(yùn)行過程中,設(shè)計(jì)幾乎不可能只承載靜態(tài)載荷。在絕大多數(shù)的情況下,設(shè)計(jì)所承載的載荷呈周期性變化,反復(fù)作用,隨著時(shí)的推移,設(shè)計(jì)就會(huì)出現(xiàn)疲勞。
實(shí)際上,疲勞的定義為:“由單次作用不足以導(dǎo)致失效的載荷的循環(huán)或變化所引起的失效”。疲勞的征兆是局部區(qū)域的塑性變形所導(dǎo)致的裂紋。此類變形通常發(fā)生在零部件表面的應(yīng)力集中部位,或者表面上或表面下業(yè)已存在但難以被檢測到的缺陷部位。盡管我們很難甚至不可能在FEA 中對(duì)此類缺陷進(jìn)行建模,但材料中的變化永遠(yuǎn)都存在,很可能會(huì)有一些小缺陷。FEA 可以預(yù)測應(yīng)力集中區(qū)域,并可以幫助設(shè)計(jì)工程師預(yù)測他們的設(shè)計(jì)在疲勞開始之前能持續(xù)工作多長時(shí)間。
對(duì)承受循環(huán)應(yīng)力的零件和構(gòu)件,根據(jù)疲勞強(qiáng)度理論和疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù),決定其合理的結(jié)構(gòu)和尺寸的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。機(jī)械零件和構(gòu)件對(duì)疲勞破壞的抗力,稱為零件和構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度由零件的局部應(yīng)力狀態(tài)和該處的材料性能確定,所以疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)是以零件*薄弱環(huán)節(jié)為依據(jù)的。通過改進(jìn)零件的形狀以減小應(yīng)力集中,或?qū)?弱環(huán)節(jié)的表面層采用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化工藝,便能顯著地提高其疲勞強(qiáng)度。應(yīng)用疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)能保證機(jī)械在給定的壽命內(nèi)**運(yùn)行。