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内容简介
本书是由航空工业部组织编写的,是在原吴富民等缩编的“飞机结构疲劳强度”教材的基础上补充修改写成的。可作为飞机结构强度专业或飞机设计专业的结构的强度课程的教材或教学参考。 吴富民 ,1930年生,浙江镇海人。西北工业大学教授。1952年毕业于南京大学。陕西科技情报学会理事,中国航空学会结构设计及强度专业委员会委员。主要论著有:《结构疲劳强度》(西北工业大学出版社出版,1988年获全国高等学校优秀教材一等奖)等,数项科研成果分获国务院国防工办重大科技成果二等奖、陕西省科技成果二等奖、航空工业部科技进步一等奖。2100433B
钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下,经过一定次数后突然脆性断裂的现象。钢筋的疲劳强度是指在某—规定应力幅度内,经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。钢筋疲劳断裂的原因,一般认...
1.选用高强度的金属材料。2.合理的零件结构、形状设计。避免应力集中。3.选用合理的热处理,消除材料内应力。4.降低表面粗糙度,提高表面质量,可以消除初始裂纹存在的可能性。例如,大型发动机的重要紧固螺...
可以通过一下方式提高零件疲劳强度:1,要选好相应的材质。2、若是高碳钢、调质处理也能明显提高强度。3、机械设计要合理、不要有形状突变。台阶尖角要有光滑的过渡圆弧。整体表面粗糙度要低。4、零件表面喷丸(...
桥架类型起重机结构疲劳强度研究
全球经济一体化和我国对外贸易的持续增长,带动了我国物流运输行业的蓬勃发展,因而对作为物流设备的起重机械的性能要求也越来越高。由于起重机工作频繁,而且大多是随机载荷,焊接结构在低应力反复作用下,会产生疲劳现象,当疲劳破坏发生时,结构件会出现突然断裂,造成的损失巨大,甚至会造成人员伤亡事故。以往起重机的设计一般仅停留在静力分析上,缺乏动态分析和疲劳分析。因此,研究起重机的疲劳性能和估算疲劳寿命,是当前起重机行业和用户十分关注的问题。
钻杆接头水眼结构及其疲劳强度研究
在每年发生的钻杆失效事故中约 4 0 %是其内螺纹接头直角台肩根部的疲劳开裂。对钻杆接头水眼结构及其疲劳强度的研究发现 ,内螺纹接头水眼结构尺寸明显影响直角台肩根部的应力水平 ,直角台肩根部的壁厚是影响该部位疲劳强度的主要因素。鉴于API标准和我国行业标准均没有规定内螺纹接头的内径尺寸这一状况 ,应用力学计算、有限元分析及全尺寸疲劳试验方法优化设计了钻杆内螺纹接头合理的水眼结构尺寸 ,现场试验和现场调查均表明这种合理结构接头的直角台肩根部不再发生疲劳刺漏 ,其疲劳强度大于钻杆管体。
材料的 屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说,细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
最大应力多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小,应力集中愈小,疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加,疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同,如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时,由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。
材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源,会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。
弹簧在腐蚀介质中工作时,由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源,在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢,疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响,不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关,而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时,应将工作寿命考虑进去。
在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用抗腐蚀性能高的材料,如不锈钢、非铁金属,或者表面加保护层,如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。
碳钢的疲劳强度,从室温到120℃时下降,从120℃到350℃又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧,要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下,钢的疲劳极限有所增加。
机械零件,如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等,在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化,这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力(也称循环应力)。在交变应力的作用下,虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点,但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
一般试验时规定,钢在经受
疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。 据统计,在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏,而且疲劳破坏前没有明显的变形,所以疲劳破坏经常造成重大事故,所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。
根据疲劳破坏的分析,裂纹源通常是在有应力集中的部位产生,而且构件持久极限的降低,很大程度是由于各种影响因素带来的应力集中影响。因此设法避免或减弱应力集中,可以有效提高构件的疲劳强度。可以从以下几个方面来提高构件的疲劳强度。
构件截面改变越激烈,应力集中系数就越大。因此工程上常采用改变构件外形尺寸的方法来减小应力集中。如采用较大的过渡圆角半径,使截面的改变尽量缓慢,如果圆角半径太大而影响装配时,可采用间隔环。既降低了应力集中又不影响轴与轴承的装配。此外还可采用凹圆角或卸载槽以达到应力平缓过渡。
设计构件外形时,应尽量避免带有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然变化处(阶梯轴),当结构需要直角时,可在直径较大的轴段上开卸载槽或退刀槽减小应力集中;当轴与轮毂采用静配合时,可在轮毂上开减荷槽或增大配合部分轴的直径,并采用圆角过渡,从而可缩小轮毂与轴的刚度差距,减缓配合面边缘处的应力集中。
一般说,构件表层的应力都很大,例如在承受弯曲和扭转的构件中,其最大应力均发生在构件的表层。同时由于加工的原因,构件表层的刀痕或损伤处,又将引起应力集中。因此,对疲劳强度要求高的构件,应采用精加工方法,以获得较高的表面质量。特别是对高强度钢这类对应力集中比较敏感的材料,其加工更需要精细。
常用的方法有 表面热处理和表面机械强化两种方法。表面热处理通常采用高频淬火、渗碳、氰化、氮化等措施,以提高构件表层材料的抗疲劳强度能力。表面机械强化通常采用对构件表面进行滚压、喷丸等,使构件表面形成预压应力层,以降低最容易形成疲劳裂纹的拉应力,从而提高表层强度。
豪克能技术现在的产品转化体现为焊接应力消除设备以及表面光整设备,其中的这个技术可以给金属表面消除拉应力,预置压应力,使得金属容易开裂的部位应力释放,不会产生开裂的情况。2100433B