2013注评《机电设备评估基础》预习：疲劳寿命理论基本概念

第六章　机器设备寿命估算

　　知识点三、疲劳寿命理论基本概念

　　（一）应力

　　1.内力：物体的一部分对另一部分的机械作用。

　　2.应力：应力就是单位面积上的内力。

　　σ：正应力，法向应力，与截面垂直，正应力表示零件内部相邻两截面间拉伸和压缩的作用；

　　τ：切应力，剪应力，与截面平行，切应力表示相互错动的作用，正应力和切应力的向量和称为总应力。

　　正应力和切应力是度量零件强度的两个物理量，常用单位是兆帕（MPa）。

　　（二）应变

　　1.应变是外力作用引起的形状和尺寸的相对改变，是一个相对数。

　　2.当外力去掉以后，物体能完全恢复到原来的状态，那么这就叫做弹性应变；如果只能部分恢复到原来的状态，那么残留下来的那一部分变形称为塑性应变。

　　【提示】与正应力对应的是线应变，与切应力对应的是角应变。

　　（三）材料强度

　　图为低碳钢试棒在受轴向静拉力时，轴向负荷P与绝对轴向变形Δl的关系曲线。

　　1.负荷较小时，材料的轴向变形与负荷成线性关系；负荷超过P_p后，呈非线性关系。保持线性关系的最大负荷为比例极限负荷P_p.与该点相对应的应力称为比例极限，用σ_p表示，也就是应力与应变为线性关系的最大应力。

　　2.负荷小于P_e时，材料的变形为弹性变形，大于P_e时则产生塑性变形，与该点相对应的应力为弹性极限σ_e。

　　3.当负荷增大到一定值时，在负荷不增加或减小的情况下，试样还继续伸长，这种现象叫屈服。屈服阶段的最小负荷是屈服点的负荷Ps，与之对应的应力称为屈服极限，用σ_s表示。

　　【提示】对没有出现明显屈服现象的材料，用产生0.2%残余变形的应力作为条件屈服极限。

　　4.当负荷达到一个最大值P_b，试样的某一截面开始急剧缩小，致使负荷下降，该负荷为强度极限负荷。与之相对应的应力称为强度极限或抗拉强度，用σ_b表示。它是材料拉断前的最大应力。

　　5.当负荷达到P_K时，试样断裂。这个负荷称为断裂负荷。

　　【提示】屈服极限σ_s、强度极限σ_b是评价材料静强度的重要指标。

　　【小结】

　　（四）许用应力

定义	许用应力是机械设计中，允许零件或构件承受的最大应力值。
公式	对于塑性材料（大多数结构钢、铝合金等）：
	对于脆性材料（高强度钢、铸铁等）：