应力集中产生过程、导致后果和应力消除方法?

点击数:692020-04-27来源: 应力消除设备

应力消除设备应力集中产生过程、导致后果和应力消除方法?

一、应力会集的发生

一般认为零件在许用应力下作业不会发作塑性变形,更不会发作开裂,但是事实并非如此,工程中曾多次呈现过在应力低于许用应力情况下,发作忽然开裂的事故。

实验研究标明,因为金属资料内部不可避免地存在着各种宏观缺点,这些缺点在资料中的效果相当于裂纹,当资料受到外力效果时,这些裂纹的顶级邻近呈现应力会集,如下图1-11所示。因为应力线的特点是不能在试样内部中止,因而被迫绕过裂纹顶级上下相连,使裂纹顶级处的应力线增多,发生应力会集,使部分应力大大超越资料的允许应力值,使得裂纹失稳扩展,直到*终开裂。

应力会集和疲惫强度

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图1-11 无裂纹和有裂纹试样的应力线:

二、开裂韧度

开裂韧度便是用来反映资料反抗裂纹失稳扩张才能的性能指标。通常用临界应力强度因子KIc标明

KIc=Yσc√a 式中Y--常数,与试样资料、裂纹形状及加载办法有关;a--裂纹长度;σc--开裂应力。

开裂韧度是资料本身的一种力学性能指标,同其他力学性能一样,首要取决于资料的成分、安排结构及各种缺点,并与生产工艺过程有关。因此,适当调整成分,经过合理锻炼、加工和热处理以获得*佳的安排,就能大幅度进步资料的开裂韧度,然后也就进步了含裂纹构件的承载才能。

三、疲惫强度

许多机械零件如曲轴、齿轮、轴承、叶片和绷簧等,都是在交变载荷效果下作业的,这种载荷的巨细、效果方向随时间作周期性或无规则的改变,在金属资料内部引起的应力也具有反复性和波动性。这种随时间作周期性改变的应力称为交变应力。在交变载荷下,零件受的应力尽管低于其屈服点,但经过长时间的作业会发生裂纹或忽然开裂,这种现象称为资料的疲惫。金属反抗这种疲惫损坏的才能称为疲惫强度。疲惫损坏是机械零件失效的一种首要形式,据统计,在机械零件失效中,大约有80%以上是属于疲惫损坏的。并且疲惫损坏事前并无明显预兆,往往表现为忽然损坏,所以危害极大。

疲惫强度是在疲惫实验机上测定的。曲线标明,金属承受的交变应力σ 愈低,则开裂前应力循环次数愈大。当应力低于必定值时,疲惫曲线变成与横坐标平行的直线。这一现象标明当应力低于此值时,试样可饱尝无限次周期循环而不损坏,此应力值称为资料的疲惫强度,用σb标明。对于对称循环应力(如下图1-13)的疲惫强度用σ-1标明。

应力会集和疲惫强度

应力会集和疲惫强度

机械零件之所以发生疲惫损坏,是因为资料外表或内部有缺点(如搀杂、划痕、尖角等)。这些当地的部分应力大于屈服点,然后发生部分塑性变形而开裂。这些微裂随应力循环次数的增加而逐步扩展,使承载的截面积大大减小,致使不能承受加载而忽然损坏。

常说粗糙度和构件的疲惫强度有亲近的联系,实际上说得确切说是微观外表波谷的曲率对疲惫强度有更大更直接的影响。越尖锐应力会集也就越大。

应力会集和疲惫强度

为了进步零件的疲惫强度,除经过合理选材,细化晶粒、减少资料和零件的缺点,改善零件的结构设计,避免应力会集,减小零件外表粗糙度等办法外,还能够采纳外表强化的办法,如为进步零件的外表质量,能够采用豪克能技术进行强化加工,有削峰填谷的效果,改善工件外表质量,预付剩余压应力,极大降低应力会集,进步疲惫强度。


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