试析提高机械设计疲劳极限指标的可靠度
加强机械绿色创新与精度设计提高疲劳极限指标

加强机械绿色创新与精度设计提高疲劳极限指标[摘要] 机械绿色创新是在机械创新的基础上进行的。
机械制造是国民经济发展的基础,是体现综合国力的重要因素。
机械精度设计是一门综合性的应用技术基础学科,与工程实践联系密切,涉及机械电子产品的设计、制造、质量控制和生产组织管理等诸多方面。
[关键词] 绿色创新机械精度设计疲劳极限指标一、机械绿色创新的认识,绿色创新是一种现代技术创新的新理念,是人类实现可持续发展、拥有高质量生存环境、享受健康生活的必然要求,也是未来技术经济发展的大势所趋,是技术创新的一种。
机械绿色创新,是在传统机械设计创新的基础上进行的再次创新和设计,它综合考虑了制造业对资源效率的合理利用,节约成本,降低对环境造成的污染。
从可持续发展的角度来讲,机械绿色创新能减少环境污染、节能降耗,对有限的资源进行充分利用,为新能源的开发提供更广阔的空间和有利条件。
从企业发展角度看,它是企业持续高效发展的不竭动力。
近几年来,我国一些企业通过实施绿色创新工程,开发了一批新产品,推广应用了一批新技术,使生产技术水平和产品科技含量都得到了大幅提升。
机械绿色创新作为一种新的集约创新模式,已成为现代包装企业发展的新增长点。
二、绿色创新在机械设计中的应用(一)绿色管理模式的组建1.机械绿色技术创新的激励模式。
由技术供给激励、结构激励和环境激励组成的组合激励工具对技术创新协同发挥作用。
由于技术创新与其选择环境的改进密切相关,因此,对不同层次的绿色技术创新,其激励机制也有所侧重,需要考虑激励:工具之间的匹配与协同、不同技术层次对技术选择环境的适应性、激励对象的行为特征等。
2.绿色技术创新审计指标及评价。
审计指标和评价为机械绿色创新管理提供了一个定量化的工具。
可以从创新投入、创新过程、创新绩效与环境绩效四个方面进行审计。
创新投入可以包括人员,预算资金,其中资金包括材料、设备、场地等,努力协调人员和资金两方面的平衡,提高设计效率,缩短设计周期。
简述疲劳断裂的原因和提高零件疲劳强度的方法

简述疲劳断裂的原因和提高零件疲劳强度的方法下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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浅谈提高机械设计疲劳极限指标的可靠度

3 现有 设 计 资 料 中疲 劳 强 度指 标 的 可 靠 性
最 常见 的疲 劳 抗 力指 标 是 光 滑 试 样 在 对 称 循 环 弯 曲 应 力 实 验 下 得 到 的 弯 曲 疲 劳 极 限 。 一 1 这 是 在 一 般 技 术 资 料 和 手 册 中 都 , 可 以 查 到 的 。 在 其 它 应 力 状 态 下 , 有 扭 转 疲 劳 极 限 T 一1和 拉 压 疲 劳 极 限 0 一l p等 。 当零 件 承 受 非 对 称 循 环 应 力 时 ,则 根 据 对 称 循 环 应 力 下 的 疲 劳 极 限 。 一 l 脉 动 循 、 环 应 力 下 的 疲 劳 极 限 o 0和 静 应 力 下 的 极 限 应 力 参 数 o B 或 o S, 绘 制 材 料 的 极 限 应 力 图 。 根 据 循 环 特 性 r 从 极 限 应 力 图 中 , 获 得 非 对 称 循 环 应 力 下 的 疲 劳 极 限 o r。 设 计 过 程 中 ,根 据 零 件 与 试 样 的 差 异 ,考 虑 应 力 集 中 、 表 面 加 工 方 法 和 尺 寸 因 素 的 影 响 , 引 入 相 应 的 系 数 对 。 一 1进 行 修 正 。 根 据 零 件 的 服 役 要 求 不 同 , 可 以 进 行 有 限 寿 命设 计 和 无 限 寿 命 设 计 。 2 影 响疲 劳 强 度指 标 的 微观 因素 任 意 一 批 相 同 牌 号 的 材 料 , 由 于 在 冶 炼 过 程 中 允 许 化 学 成 分 在 一 定 幅 度 内 变 动 ,加 之 各 种 各 样 的 其 它 可 变 因素 ( 成 如 分偏析 、冶炼 条件及轧 制温度 的波动等 ) 的 影 响 , 它 的 性 能 必 定 在 一 定 的 范 围 之 内 变 化 。 由于 材 料 晶 体 内 部 的 浓 度 起 伏 , 晶 界 与 晶 粒 性 能 的 差 异 ,非 金 属 夹 杂 物 与 金 属 界 面 的 结 合 情 况 ,金 属 内部 各 种 各 样 宏 观 、 微 观 及 超 微 观 缺 陷 的 存 在 等 等 , 造 成 了即使 在相同加 工工艺 、相同化 学成分 、 相 同 热 处 理 状 态 下 ,也 存 在 着 较 大 的 性 能 差 异 。这 种 差 异 在 室 温 静 载 荷 作 用 下 表 现 不 明 显 ,而 在 动 载 荷 和 交 变 载 荷 作 用 下 , 由 于 应 力 应 变 作 用 的 高 度 局 部 化 ,其 性 能 不均 匀性 表现 得 非 常 突 出 。 疲 劳 实 验 数 据 极 为 分 散 证 明 了这 一 点 。 经 研 究 表 明 , 疲 劳 破 坏 与 静 力 破 坏 过 程 在 滑 移 阶 段 有 相 同 之 处 。 重 大 不 同 之 处 在 于 在 静 载 荷 作 用 下 , 塑性 变 形 及 强化 是 在 材 料 比 较 大 体 积 内分 布 的 ,而 在 交 变 载 荷 作 用 下 , 疲 劳 裂 纹 集 中 发 生 在 个 别 晶 粒 。 如 果 试 件 外 部 有 缺 口 ,表 面 粗 糙 ,或 内 部 有 各 种 缺 陷 ( 孔 ,裂 纹 ,夹 渣 ,缩 气 孔等) ,此处 必 定 引起 应 力 高峰 ,成 为疲 劳 裂纹的发 源地。 由于疲劳破 坏的局 限性 ,
机械工程中的疲劳分析与寿命预测研究

机械工程中的疲劳分析与寿命预测研究在机械工程领域中,疲劳分析和寿命预测是非常重要的研究方向。
这两个方面的研究对于确保机械零部件的可靠性和持久性至关重要,对于提高机械设备的工作效率和使用寿命起到重要作用。
疲劳分析是指对材料或结构在交变载荷作用下的疲劳破坏进行分析和评估。
在实际工程中,机械零部件和结构往往会受到频繁的载荷作用,长期以来这也是导致机械元件失效的主要原因之一。
因此,疲劳分析的研究对于在设计过程中预测并避免疲劳破坏具有重要意义。
在疲劳分析中,首先需要对材料的疲劳性能进行研究与评估。
这包括了材料的疲劳极限、疲劳寿命、疲劳强度等指标的测定。
疲劳性能的研究和评估是通过试验和模拟计算相结合的方法进行的。
试验过程中,需要对材料样品进行交变载荷的加载并记录其变形和破坏情况,通过统计学方法对实验数据进行处理,推导出材料的疲劳性能指标。
而模拟计算则使用有限元分析等数值方法,将材料的应力应变状态模拟出来,并据此进行预测和评估。
疲劳寿命的预测是疲劳分析的核心内容之一。
通过对材料进行疲劳试验,得到疲劳寿命与载荷幅值之间的关系,可以建立起寿命预测模型。
寿命预测模型可以用于评估机械零部件在不同载荷情况下的使用寿命和可靠性,帮助优化设计和改进材料选择。
寿命预测模型的建立需要考虑多个因素,包括材料的强度、韧性、疲劳裂纹扩展机制等。
通过综合考虑这些因素,可以建立出较为准确的预测模型,提高机械设备的可靠性和使用寿命。
除了疲劳分析和寿命预测,机械工程中还有一些其他的研究方法和技术可以确保机械设备的可靠性。
例如,使用材料疲劳的抗疲劳性能较好,具有较长的使用寿命,可以提高机械设备的可靠性。
此外,机械工程师还可以通过改变结构的设计和制造工艺,减少应力集中,提高机械零部件的强度和韧性,从而降低疲劳破坏的风险。
另外,定期的维护和保养也是确保机械设备可靠性的重要措施之一,可以在设备使用过程中发现并修复潜在的问题。
综上所述,机械工程中的疲劳分析和寿命预测研究对于确保机械零部件的可靠性和使用寿命具有重要意义。
机械设计疲劳极限指标的可靠度提高问题探讨陶根正

随着新技术的出现,机械的设计工作在一定程度上得到了简化,已经成为维持机械设计工作开展的核心技术,机械设计工作迎来了更高的挑战,但是这些技术也给机械设计工作带来了一定的挑战,我国对机械设计精确度的要求越来越高。目前,机械设计工作中还存在着一系列的问题和结构隐患没有得到解决。这些问题和结构隐患均是现阶段机械设计工作中需要研究并总结的重点问题。据调查统计,大部分的零件对压力的承受能力需要提高,零件承压应力差容易导致零件的实效现象,进而影响机械的运作。随着社会的进步,相关技术人员应该正确认识零件的精确度对整个机械精确度的影响,对机械运作的影响,如果零件出现了问题会给机械留下重要的安全隐患。机械在长时间高强度的使用过后会引发零件因疲劳而断裂的现象,这也是目前零件制造及设计的工作中的重点研究问题。我国在开展零件设计工作的时候常常是以承受应力的变化为接触开展工作,但是有多年的实际工作中可以得到导致零件失效的原因是零件的机械疲劳能力薄弱引发的零件断裂。故此,为有效促进机械制造的可持续发展,提高机械设计工作的工作指令,工作人员需要在设计工作中围绕提高机械的抗疲劳能力完善零件的整体性和提高零件各方面的性能。零件的抗扭曲能力和抗疲劳能力之所以薄弱,是因为目前机械零件的设计流程是对现有的工作设计流程进行总结和分析,然后对设计中出现的常见问题进行研究和摸索以提高零件的性能,而不是对导致机械零件出现疲劳现象的根本原因进行深究,只是停留在表面的研究探索之上,所以零件在应力的状态中容易受到其他应力的影响作用,进而导致扭曲的情况出现。零件的抗扭曲能力和抗疲劳能力的不足给机械的使用造成了一定的影响,而且会严重缩短零件的使用寿命,如果使用者又不及时更换超过使用寿命的零件会给机械的运转留下一定隐患,严重的可能会引发安全事故的发生
机械设计疲劳极限指标的可靠度提高问题探讨陶根正
机械设计中的疲劳失效预测与分析研究

机械设计中的疲劳失效预测与分析研究机械工程领域中的疲劳失效是一个重要的问题,它指的是在循环载荷下材料或结构因疲劳损伤而出现破坏的现象。
在复杂的工程结构中,如飞机构件、汽车零部件和桥梁等,疲劳失效会对安全性和可靠性产生严重影响。
因此,研究机械设计中的疲劳失效预测与分析是非常重要的。
首先,疲劳失效分析需要从材料层面开始。
对于金属材料而言,其疲劳失效通常是由于材料内部的微观缺陷引起的。
这些缺陷可以是晶格缺陷、夹杂物或腐蚀等,它们会成为应力集中的位置,导致材料强度下降。
因此,了解材料的组织结构和缺陷分布对于预测疲劳失效非常重要。
可以采用金相显微镜、扫描电子显微镜等先进的材料表征技术来研究材料的内部结构和缺陷。
其次,疲劳失效预测与分析需要考虑材料的应力历史和载荷特征。
循环载荷是引起疲劳失效的主要原因,因此,了解载荷的幅值、频率和循环次数等参数是非常关键的。
这些参数可以通过实验测试或数值仿真来获取。
在实验测试方面,动态强度试验机可以模拟实际工作条件下的载荷,并记录应力-应变曲线。
而在数值仿真方面,有限元分析是常用的方法,可以通过建立复杂的模型来预测材料或结构在循环载荷下的应力分布情况。
此外,疲劳失效预测与分析还需要考虑材料的疲劳性能参数。
材料的疲劳性能包括疲劳极限、疲劳寿命和疲劳裕度等。
疲劳极限指的是材料在一定载荷幅值下能够承受的最大循环次数,超过该次数材料即会发生破坏。
疲劳寿命是指材料在规定载荷幅值下能够使用的循环次数,也可以称为可靠寿命。
而疲劳裕度则是指实际使用的载荷和疲劳极限之间的比值,用以衡量结构的安全性。
针对机械设计中的疲劳失效预测与分析,近年来涌现出一些新的研究方法和技术。
例如,基于人工智能的方法,可以通过机器学习算法来识别材料的疲劳性能参数,并预测其疲劳寿命。
使用机器学习的方法,可以对大量实验或仿真数据进行分析,从而帮助工程师更准确地预测疲劳失效。
此外,还有一些虚拟试验平台和软件工具可以辅助疲劳失效预测与分析。
提高机械零件抗疲劳强度的措施
3 避免和减缓应 力集 中
5 采用可靠性特殊设计 法
在应 力最大的地方是最容易发生零件疲 劳破损的现象 ,因为应 ’ 1)冗余设计法一 对薄弱零部件事先备有相同结构的设计方
力的过于集 中是发生裂纹现象的主要原因 ,在对其进行设计 的过程 法 。就象飞机设计中增加发动机的数 目,当一个发动机出故 障时 ,备
中要注意对这一点 的处理 ,以免发生应力过于集 中的现象 ,但是在 用发动机参加工作 ,保证 了飞机安用的过程 中 ,不可能完全将这一情况有效的避免 ,所 以在设 法一 对易损件采用有 限寿命设计 ,这就要求准确估计寿命 ,当达
计时只要尽可能地避免应力过于集 中的现象就可以。具体可以按照 到使用寿命时 ,定时更换易损件 。这时 ,应注意结构的开敞 陛,以便
随着社会 的不断发展 ,我国的机械化水平有 了很大 的提高 ,为 方 ,所 以在连接的部位要适当的采取加厚 的措施 ,减少集 中应力的
了使得机械化事业更好地发展 ,必须要解决零件在使用过程 中的破 现象 ,然后把焊缝的位置进行磨平 滑处理 ,也是为 了有效地减少应
损情况 ,采取有效的措施来 提高机械零件 的抗疲 劳强度 ,更好地促 力集中的现象。6)在应力相对 比较集 中的地方 ,不要再与其他的零
使疲劳发生源从表面移到表层以下 的区域 ,从而提高了零件 的抗疲
2 降荷、降温设计
劳强度 。近年来 ,表面强化方法趋于完善 。除了传统的零件硬化 (喷
经过长期的生产实践证明 ,机械的零部件在交变应力较低的情 丸 、滚压 、冲击 )方法 之外 ,液压机械处理 、振动滚压 、金刚石熨平等
况下不容易发生疲劳损伤 ,如果 产生了裂 纹的现象 ,其扩展的速度 新方法也得到了广泛应用 。其 中振动滚压法可使中等硬度结构钢的
提高零件疲劳强度的措施
提高零件疲劳强度的措施随着现代工业的不断发展,各种机械、设备和工具的应用越来越广泛,零件的疲劳强度就显得尤为重要。
疲劳是指在循环载荷下零件发生的一种特殊的破坏形式,是机械零件最常见的破坏形式之一。
为了确保机械零件的安全性和可靠性,提高零件疲劳强度是至关重要的。
下面,我们将介绍几种提高零件疲劳强度的措施。
1. 优化设计在零件设计阶段,应当充分考虑该零件的使用环境和工作负荷,合理设计零件的形状、尺寸和材料,以提高其疲劳强度。
例如,在设计轴承支座时,应当考虑到其受到的载荷、转速和使用环境,选择合适的材料和加工工艺,以保证其在使用中不易疲劳破坏。
2. 提高表面质量零件表面的质量对其疲劳强度有很大的影响。
表面缺陷、裂纹和划痕等都会影响零件的疲劳寿命,因此提高零件表面的质量是提高其疲劳强度的重要措施之一。
可以通过机加工、磨削和抛光等方式提高零件表面的质量,减少表面缺陷和裂纹,从而提高其疲劳强度。
3. 加强热处理热处理是提高零件疲劳强度的重要手段之一,通过调控材料的组织和性能,提高零件的疲劳寿命。
常用的热处理方式有淬火、回火、正火等。
通过合理的热处理工艺,可以改善材料的组织结构和性能,提高其耐疲劳性能。
4. 加强检测对于一些关键性零件,应当加强对其疲劳破坏的检测,及时发现和处理潜在的缺陷和裂纹。
常用的检测方法有超声波检测、磁粉检测和X射线检测等。
通过加强对零件的检测,可以有效避免由于裂纹等缺陷导致的疲劳破坏。
5. 加强维护在零件使用过程中,应当加强对其的维护和保养,及时发现并处理零部件的故障和磨损。
通过加强维护,可以有效延长零件的使用寿命,提高其疲劳强度。
提高零件疲劳强度是确保机械零件安全可靠运行的重要保障。
通过合理的设计和加强材料加工、热处理、检测和维护等多种措施,可以有效提高零件的疲劳强度,提高其安全性和可靠性。
提高材料疲劳极限的措施和方法
提高材料疲劳极限的措施和方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:提高材料疲劳极限是材料工程领域一个重要的课题,其涉及到材料的设计、制备以及应用等方面。
疲劳极限是材料在循环加载下的耐用性能,是判定材料在工程实践中是否安全可靠的重要参数之一。
在实际工程中,由于疲劳破坏是一种难以预测的现象,往往会导致材料的提前失效,造成严重的经济损失和安全隐患。
提高材料疲劳极限成为了一个备受关注的课题。
要提高材料的疲劳极限,需要从多个方面入手,包括材料的设计、制备工艺、加工工艺以及后续的表面处理等方面。
下面将介绍一些提高材料疲劳极限的措施和方法:一、合理选择材料合理选择材料是提高材料疲劳极限的关键。
不同材料的疲劳性能存在差异,因此需要根据应用场景和需求来选择合适的材料。
一般来说,高强度、高韧性、高硬度的材料更具有较高的疲劳极限,因此可以通过优化材料的组成和热处理工艺来提高材料的疲劳性能。
二、优化材料设计优化材料的设计是提高疲劳极限的有效途径。
通过对材料的结构、形状、尺寸等方面进行合理设计,可以有效地提高材料的抗疲劳性能。
在零件设计中,可以采用圆角孔等方式来避免应力集中,减少裂纹的产生,从而延长材料的疲劳寿命。
三、优化制备工艺制备工艺是影响材料疲劳性能的重要因素之一。
优化制备工艺可以改善材料的晶粒结构、相组成以及内部缺陷等方面的性能,进而提高材料的疲劳极限。
在合金材料的制备过程中,可以通过连续减小晶粒尺寸、增加晶界密度等方式来提高材料的疲劳性能。
四、加工工艺控制加工工艺对材料的疲劳极限也具有重要影响。
精确控制加工工艺参数可以避免过度变形和残余应力的产生,减少表面和内部缺陷的生成,从而提高材料的疲劳性能。
在材料加工过程中,需要严格控制加工温度、加工速度、加工润滑条件等参数,避免过度加工对材料性能造成损害。
五、表面处理技术表面处理技术也是提高材料疲劳极限的重要手段之一。
通过表面处理可以改善材料的表面质量、增强表面强度、提高耐疲劳性能。
机械零件疲劳强度若干问题的研究共3篇
机械零件疲劳强度若干问题的研究共3篇机械零件疲劳强度若干问题的研究1机械零件疲劳强度若干问题的研究随着现代工业的不断发展,机械零件的质量和性能也越来越受到关注。
疲劳强度是机械零件的一个十分重要的性能指标,对于机械零件的使用寿命和安全性有着至关重要的影响。
本文将从多个方面探讨机械零件疲劳强度的若干问题。
一、定义与分类疲劳强度指机械零件在交变载荷作用下能够承受的循环载荷次数的能力。
疲劳强度的计算是通过寻找一个等效应力而实现的,等效应力能够使这个零件承受的最大动态应力与静态应力等效,并且在动态载荷加载时的峰值等效于静载荷时的应力水平。
基于不同零件的应用环境和使用条件,疲劳强度可以分为不同的类型:低周疲劳、中周疲劳和高周疲劳。
二、影响因素机械零件疲劳强度的大小和性质受到多个因素的影响,其中一些最常见的因素包括:1.载荷水平和类型:所承受的载荷类型和水平,是影响疲劳强度的最重要因素之一。
疲劳强度随载荷的增大而降低,且不同类型的载荷对零件的疲劳强度的影响是不同的。
2.零件材料的特性:材料的强度、韧性、塑性、硬度等特性将直接影响疲劳强度。
通常来说,较高的强度和韧性意味着更高的疲劳强度。
3.制造过程和工艺:制造过程和加工工艺也会对机械零件的疲劳强度产生影响。
疏松、氧化、裂纹和缺陷等都会导致零件的疲劳强度下降。
4.使用环境和条件:工作环境的温度、湿度、腐蚀性等也能影响机械零件的疲劳强度。
同时,安装方式、动态应力和弯曲角度等因素也都会影响到机械零件的疲劳强度。
三、疲劳强度测试与研究方法机械零件疲劳强度测试是对机械零件的耐久性能进行评估的过程。
如今,有许多不同的测试方法和技术,可以用于研究机械零件的疲劳强度。
其中一些最常用的方法包括:1.拉伸试验:拉伸试验是一种常见的疲劳强度测试方法,可以用于测试材料的强度和延展性等性质。
2.旋转疲劳试验:旋转疲劳试验是一种经典的疲劳测试方法,尤其适用于轴承和齿轮的疲劳强度测试。
3.弯曲疲劳试验:弯曲疲劳试验可以用于测试梁、桥梁、飞机翼和汽车车身等的疲劳强度。
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试析提高机械设计疲劳极限指标的可靠度
作者:钱亚辉
来源:《中国科技博览》2015年第19期
[摘要]对于机械设计工作来说,疲劳抗力指标是一种相对而言的数据类型,在对其进行分析的过程中可以看出,这一指标会受到多种因素的影响,其中包括试样的微观组织结构,加工方法以及相应的实验条件等等。
从现如今机械设计疲劳极限指标的确定上可以看出,指标的明确度,材质情况以及数据形式等都存在着严重的差异,其中比较明显的就是在设计的过程中会存在着较多的不科学性。
因此,为了提升机械设计工作的高效性,需要以提升手册中相应指标的可靠度和稳定性。
只有这样才能够不断对机械设计结果的精准度进行改进。
[关键词]疲劳抗力指标;微观缺陷;可靠性设计
中图分类号:TP891 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0290-01
在具体的机械设计疲劳极限指标的确定工作中,工作人员应该根据机械设计的相关需要来对极限疲劳指标的可靠度进行深入分析和改进,这样才能够增强机械设计工作运行的高效性和稳定性。
另外,还应该充分地了解传统的设计方式,对影响疲劳强度的指标的各种因素进行深入分析,并且采取切实可行的办法来对疲劳极限指标进行完善。
1、传统设计方法简介
从具体的机械设计工作中可以看出,多数的零件都能够独立地承受相应的应力,但是,在对零件承受应力的程度上看,多数的零件都处于即将或者是已经疲劳断裂的状态下。
因此,在进行机械设计共组中,疲劳断裂的抗力指标也是对零件进行评定的重要指标。
另外,比较常见的零件指标就是弯曲疲劳极限达到σ—1,这一疲劳极限比较普遍,可以在相关的数据以及资料手册中就可以查阅到。
在其他不同类型的应力作用下,可以出现扭转疲劳的极限值r—1,以及σ—1p。
如果零件的承受应力达到一定的非对称循环应力时,可以根据对称循环的疲劳极限来进行相应参数的控制,因此,需要根据已有的数据信息以及应力参数的作用来保证提升绘制材料的相应作用。
具体来说,需要根据玄幻特性r,从极限应力中获得相应的疲劳极限,并且找到零件和试样之间的差异,在考虑到应力集中的情况下,不断完善加工方法和相应的尺寸因素。
在此基础上,还需要对相应的系数σ—1进行修正。
不仅如此,还需要根据零件的服役要求来对零件的使用寿命进行高效限制。
2、影响疲劳强度指标的微观因素
对于同一类型和规格的材料来说,在经过冶炼之后可以在某一化学成分上出现一定幅度的变化。
另外,再加上其他因素和成分的应用,零件的冶炼条件和温度会发生一定的变化。
其性能和范围也会出现明显的差异。
材料的晶体结构内容整体浓度会出现一定的起伏。
晶体和晶粒
的性能也得到了明显的体现,这时,金属内部的相关缺陷也比较明显。
及时在相同的技工条件下都会存在着较大的差异。
因此,为了对影响机械设计疲劳极限指标的可靠度的因素进行研究,需要进行相应的疲劳试验,才能够对其进行有效的验证。
经过多年的研究和探讨可以看出,无论是疲劳破坏还是静力破坏,在滑移阶段体现出了一定的相同性,但是,其差异性也相对比较明显。
在经过较大的荷载作用下,塑性变形秦光在大体积的内部分布。
在受到较大荷载力的情况下,疲劳裂纹的集中程度也出现了一定的晶体颗粒。
如果试件的外部存在着一定程度的缺口,就会使得零件的表面比较粗糙,而且内部出现严重的夹渣,裂纹以及气孔等形式。
由于在疲劳期受到的破坏性明显较大,所以,零件的最弱部分必然会受到严重的影响。
因此,这些情况需要受到材料商的高度重视。
基于此点,疲劳极限是一个极易受外界条件和内部组织影响的参数。
归纳起来,影响疲劳抗力的因素有四大类:
2.1零件本身外形因素:几何形状、尺寸和表面状态等:
2.2制造工艺因素:铸、锻、焊、切削加工、热处理、表面处理等;
2.3使用条件:应力类型及大小、频率范围、环境条件、使用介质等;
2.4材料本质:化学成分、组织结构、晶粒大小、纤维方向、夹杂物、偏析等。
在机械设计中,对于前三种影响因素已做了相应考虑,而材料本质方面的影响考虑甚少。
但实际零件在服役过程中由于材料内部的各种微观缺陷造成突然疲劳断裂的事故屡见不鲜。
但由于材料内部组织的复杂多变,不易控制,对疲劳抗力的影响无规律可循,给我们的设计研究带来很大的不便。
寻求一种极有较广的适应性,又能充分考虑设计者的设计环境,而且便于操作的设计方法,非常必要。
在测定疲劳极限过程中,对于疲劳试验原始数据,应尽可能详尽地提供给设计者,比如疲劳试样的毛坯类型、终加工方法、形状尺寸、取样部位、品粒大小、组织状态、材质质量等。
对于小锻件或压轧材料,应了解试样与压轧方向是平行还是垂直。
对于大锻件应知道取样部位是钢锭的上端还是下端。
对于铸件,应了解是单独铸造还是取自铸件,若是后者,应知道取自铸件的何种部位。
因为从铸件中不同部位切割的试样,其机械性能悬殊很大。
至于切割试样的方法,使用气割或电弧切割,都不可避免的使试样再次加热,可能会影响到试样的微观组织乃至性能。
而冷切割时,是否避开了过度冷变形而导致的脆性转变温度范围。
进行规定的热处理之后的组织状态如何等等。
设计者只有充分了解了疲劳试样的制备过程和微观组织情况,才能根据所设计零件的服役条件、重要程度、零件的组织情况等,对手册中查得的数据进行综合恰当的处理,使得设计过程与疲劳试验过程更贴切地吻合。
3、现有设计资料中疲劳强度指标的可靠性
如前所述,疲劳实验数据具有极大的分散性,在相同应力下其应力循环周次常常在几倍甚至十倍、百倍的幅度内变化。
从零件的使用寿命也可以看出,据统计,同一批生产的滚动轴承使用寿命最高与最低的比值竟高达8~40。
因此。
必须采取统计处理方法来获取数据,才能得到接近可靠的疲劳强度指标。
可靠性设计方法现在并没有广泛的应用于机械设计中,大多数设计手册中的疲劳强度指标提供的仍然只是疲劳试样的牌号、热处理状态和单一实验数据,不免让人怀疑其数据的准确性和可靠性。
而材料性能指标的准确性不足,将增大设计过程中的盲目性,为日后的事故埋下隐患。
4、结论
4.1由于疲劳破坏的突然性、高度局限性及对各种内在和外在因素影响的敏感性,疲劳抗力指标不仅极易受各种因素影响,疲劳实验数据非常分散,而且一旦发生疲劳失效,常常造成灾难性事故。
在设计过程中,仅靠目前大多数手册中材质不明、试验条件不清、单一的疲劳强度指标进行设计,使设计结果具有很大的盲目性和偶然性。
提高疲劳抗力指标的准确性和可靠性,是正确进行疲劳设计的前提。
由于疲劳抗力指标的上述特点,数据全面更新工作,需要投入大量的人力物力,做大量的试验,决非个人和单位所能承受得了。
建议国家科研机构花大力气,尽快组织力量更新资料和手册中疲劳极限指标。
4.2产品固定的企业应建立自己的研究数据库,跟踪产品质量,从生产及使用过程中积累产品疲劳抗力指标的第一手资料,及时反馈到设计制造过程,更新实验数据。
同时加强产品的整机试验。
4.3本文仅从提高疲劳抗力指标可信度的角度来谈提高疲劳设计结果的可靠性。
但提高疲劳抗力.抵抗疲劳失效,一方面需要在设计过程中正确的衡量、综合地考虑各种内在、外在因素的影响另一方面靠在实践中积累经验。
这是一项非常复杂的系统工程,有待于全体机械设计工作者的不懈努力。
参考文献
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