第三章形响疲劳强度的因素
M料的5・N曲找和報時W限.WffeKMK准）t消试柑W披埒性能-
而实际母件的尺寸、形状利衣Si倘况是各天各样的.勺标准试桦有鞭大雄别. 砂响机械歩件楝劳强哎的WS存la*,只屮七SW猱参丸下衣.
£Tr*rF工作温度、工作坏境
«.待*评应力状态、循环特征、《«效蛊、裁衙交变频率
♦丹■几河彤秋尺寸效应.統口效应
xn-AvruA.袤面光洁度.袤面防AtSb表面强化
材料本■化学成分，金《ffl织，秆《方向.内部缺陷
3J应力集中的影响
在机W琴件中-曲于结构上的《^求-不叩e兔地％花槽河.轴肩.孔.拐你
W口等不连续部分致枝栈面尿默发生灾变，由F零件戒构件几何彤状的不违续而
-JlfeJltXM力大得毛的WffW力的現象称为’•瞰力集＞
应力集中对銭芳《腹的影响兀.并H足各种影响W*中
忌上耍作出的W洽•它大大酵低了寧ft的披劳《度。
应力集中降低銭劳僅找的作用町以用载劳缺□集数耒杭征.
任静败荷低Wh-构件耳》应力《丈的严《卅«町以由-理论刈力集中系 ft- £表示，
儿可被宣头为険口根誌的ft%应力与切面上的名义应力之比（或最 大fi 变号名义应变
之比）即
<5 乂宾力•叩平坤麻R
*宁电W«0mi ■“ C2b*2r) 5 A ♦净 W 板 tf 2 • F/2b d
•应力集中对破劳强度的影*9町以用•境劳》1」系ttKe 仪力t
F
光淸试件的披劳强12
F ■缺口试件的疲劳强度
織把5SU 牛半均应力和长/fft <100 hftfjiQfte 为址本的披勞缺口系©• HJlQ 衣
•股悄况N 缺H 韓救超大于1的. -"底劳蛊度"均指金对称《环卞人试样的疲劳强
（1）理论应力集中系数
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A B
A B
A
A
拉压缺口系数 弯1111缺口系数
（6）： °（6）：
主要的应力集中的影响特性：
（1） 钢的Ob 愈高，则有效应力集中系数Ko 及Kt 值愈 大.可见，高强度钢的K 。
及匕值比低碳钢大，所以应 力集屮对刚强度钢的疲劳极限影响粒大； （2） 对于给定的直径儿圆角半径「愈小，则应力集 中愈严重。
（3） 应力集中影响系数与obZ 间的变化关系，可以 主要的应力集屮的影响特f 仪
<4）卞阳中得所有曲线只适用于D/d-2, d-30-50mni 的大试样请况, 廿DAU2时.有败应力集中系数按卜K 折算
<0=1+^ （KoO-1）
IJ
U — '~
•L i
剪切缺【1系数
山已知的结果曲线插值得到;
K T =1+^ (K X C-1)
例，己知某矿车车轮轴为合金钢制造，：It 材料的抗拉强 度ob=900MPao 如图所示，D=44mm, d=40mm,圆 角半径「=2mm.确定此轴在弯Illi 对称循环时的Ko 值。
解：
(1) 车轴尺寸的几何关系
D/d =44/40 = 1.1 i7d=2/40 = 0.05
(2) 由弯曲时有效应力集中关系数KoO 曲线可知 对于
Ob=500刚Pa 的钢，Koo=1.90 对-FOb=1200MPa 的钢，KOo=2.25 对于Ob=900MP3的钢.町用直线内插法求得
K%= 1.90+(900-500)/(1200-500) X (2.25-1.90) =2.10
■ XS
■
力
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<3) lt|D/dv2时折算系数g
曲线，可査得D/d=l.l时得
折算系数£=0.65
<4)将上述结果代入公式OF托(KoO-l),即可求得该恻轴得有效应力集屮系数
Ka=l+^ ( KoO-1) =1+0.65 X (2.10-1) =1.72
零件外形改变得形式不同，其有效应力集中系数也
不同-其他各种形式(如油孔、键槽、螺纹)得有效应力集中系数值，可査阅有关得“设计手册”.
(3)敏感系数q和力流线
规任來研究理论应力集中系数Kt和疲劳缺口系数Kf之间的关系。
对干舉性较好的材料C如低碳钢)，其M氐干K,，但对弩!
性较羌的材料(如高碳钢).则Kf一般郁接近丁卞。
这是W为塑性材料在周部应力达到W服应力时.这些周部地区将产住塑性变形-从而减轻了应力集中的危害性。
为了対匕和％Z间在数值上的评价.常常引用所谓的"墩感系数”q，即
当应力集中对疲劳强度只冇微小的影响时，£应接 近于1,市上式町得q=0,说明试样对应力集中没右 什么敬感性。
当Kf 接近&时，q = l,农示试样对应力集中非常敏 感。
敏感系数q 不但与材料的类型有关，而且也和试样 的尺寸右•关。
对t 机屮常用的钳含金林料.怙tt 敏感系散的经於公式为
tf " ----------------
1+0.9/J
Nwber 通过大SM J 研朮T ：作认为. K 下同足与虑力悌度有关的, 井假设力在左一个小的范闊内取单均值：推荐用卜式近似计策
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(3)敏感系数q 和力流线
敏感系数q 在0〜1Z 间变化。
WTftrfKwa- in栽度％壷髙・M/j*中a嫌芳电眼的彩响塞》背.所刘于A：交童W力F」：*的冬构件・尤MJiHlAfiliaWH制戍的塔枸ft ft讨11切』尽»«小炮力第中•
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必枣的孔或沟»配X在构件的低貨力区.專铃•
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试样W苓件的尺寸对破劳强度影响也很大・一般索说•布件和试样的尺『增丈W 披労强哎
这神强度W不件尺寸増大而》低的观衣称为《劳尺寸影亦称为尺寸效应.
（1）材料的机械强度杵施（包括«^nfi6）隨若材料断面的堀人而》腿・崖度缢剧越的
合金刚这#现象总朗显.扯燃它勺材料的冶金、热totL艺W金相俎歩件关•足由材料的内庄性庾决症的，而与军件的结枸•戟苛情况.冷加工过収无关，⑵零《件的MZ力梯度是逍成尺寸效应的.fc^Sihb如尺寸不W的试件*受力条件相1臥而危険戍样備应力tn 器，W大尺寸零件由于应力柿度W、二疲旁曙麼低，小试件由于应力柿麼大而线劳《度禹；⑶从M—毛坯上取卜的不同斷面的试样.大尺寸试件的蜒劳冬度低十小试件的-这是因为大尺寸试件含冇更氢的疫劳损仿谏.製纹Off生的《14?就岛，从而Fft娠劳事度!^
降-
■ M2 newflcw
上而两个试样•眾受弯G M的作用•芥两个试样的最大应力am«郴同・对集 -ft 应力K域来说.大试样庄此应力区域内的金W胡荻粒ft婴大f-协试样住此应力IX 域的佥風肘顺鈍tt,对疲劳强«来说.笔少耍仃•定数ft的禺粒达刘某一应力《限M.才合产临疲劳裂仅.
-衡以大试样产生疲劳裂纹的町能性就大，闪比大试样的债劳极覘陈低.
•乃一方【fth揣强哎钢的佥«馅卅iW純比较细4、. ft尺寸WM的情况下•《高应力P｛所包含的晶粒牛數越姜.这柑就理容丛形成出观域劳製蚊的条件。
W 化務强段钢受尺寸的老轲比低戟度M较为严《•
3・2尺寸效应
尺寸对緩劳强度的影响主晏由于以下三个版因,
• 尺寸效战的影响町由对比试轮测
•徴对称術坏F.比淆大诚样的疲苦《|1«为(6,)护比淆小试栉的«劳极》为刚苑者的比值称为尺寸效应系数•用e农示.
€= (O") JOf
• E总最小的集对于碗试样-UJ1U£=1.茨示爪受尺寸彭响•
1.0
04 、A 、、、1J 200-140rm、M O< 、•、■■
Q9
«S
dwsn
nx l»尺寸
33表血此洁度
农ffi比湖支对肢为a/ffd浪人的越杯苓件绘过加C后所iik皿的农耐缺陥・足引总应力集中的《斎・W而降低r嫩劳a度•
衣ifi加工对疲劳极PU的响•町用-泯fi加工系数"爲农示•
眄是某种加工试样的披劳极PR与标准试样的疫劳极限的比傅，他是一个小于丄的系《•衣歼4戈劳槪FU降低的百分《-
6“一具育》种加工舉®的标准光猜试样的《勞駁限(M R)；6—瞎
光的标准光滑试样的《劳极ffiCMpa).
3.4 Xt他因素的彫响
＜i）載荷关拉斤垠严載-具次是疑转戦荷.弓曲戟*5严舉程度tt小*
（2）on««i^i
诳常頤事一5-3OOHZ.-般认为ftttfin戟频率范国内，婕劳根
限彫响不君世；
低赖一一O・1、5H"疲劳ttHifJPyib
崗缄一一300-IOOOOOHZS疲劳极限倉歼1^«.
taJtt枚聿彫响还ijiju找樹力彳f关.应力直|鮎频举老响＜8人・（3）裁待波影：主雯是在岛址盛蚀坏境1^形晌较＞9IU.主婴担厳大枝待停册
时何的影*h而一般的适用环境町以不读影响•。