载荷和应力的分类

 

2020-07-18 09:51

  第七节 载荷和应力的分类 一、载荷分类 作用在机械零件上的载荷可分为静载荷和变载荷两类。 不随时间变化或变化较缓慢的载荷称 为静载荷。随时间变化的载荷称为变载荷。 在设计计算中, 还常把载荷分为名义载荷与计算载荷。 根据额定功率用力学公式计算出作用 在零件上的载荷称为名义载荷, 它没有反映载荷随时间作用的不均匀性、 载荷在零件上分布 的不均匀性及其它影响零件受载等因素。因此,常用载荷系数 K 来考虑这些因素的综合影 响。载荷系数 K 与名义载荷的乘积即称为计算载荷。 二、应力分类 按应力随时间变化的特性不同, 可分为静应力和变应力。 不随时间变化或变化缓慢的应力称 为静应力(见图 1–2a)。随时间变化的应力称为变应力(见图 1–2b、c、d)。绝大多数机 械零件都是处于变应力状态下工作的。 a) b) c) d) 图 1-2 静应力及边应力 a)静应力 b)稳定循环变应力 c)不稳定循环变应力 d)随机变应力 变应力可分为稳定循环变应力(见图 1–2b)、不稳定循环变应力(见图 1–2c)及随机变应 力(见图 1–2d)。瞬时作用的过载或冲击所产生的应力称为尖峰应力(见图 1–2d)。 稳定循环变应力的类型是多种多样的,但归纳起来有如图 1–3 所示的三种基本类型:(a) 非对称循环变应力;(b)脉动循环变应力;(c)对称循环变应力。 为了表示稳定循环变应力状况,引入下列变应力参数:smax–––变应力最大值;smin––––变应 力最小值;sm–––平均应力;sa –––应力幅;r–––循环特性。 1/2 如 图 1–3 所 示 可 知 , smax=sm+sa ; smin=sm–sa ; sm=(smax+smin)/2 ; sa=(smax–smin)/2 ; r=smin/smax=(sm–sa)/(sm+sa)。当 r=+1 时,表明 smax=smin,即为静应力;当 r=–1 时,表明 smax 与 smin 的数值相等但符号 (即方向) 相反, 这类应力称为对称循环变应力; 当 r=0 时, 即 smin=0, sm=sa=smax/2,这类应力称为脉动循环变应力。当 r 为任意值为(即 r? +1、–1、0),这类应 力统称为非对称循环变应力(见图 1–3a)。 a) b) c) 图 1-3 稳定循环变应力 a)非对称循环变应力 b)脉动循环变应力 c)对称循环变应力 通常在设计时,对于应力变化次数较少(例如在整个使用寿命期间应力变化次数小于 103 的 通用零件)的变应力,可近似地按静应力处理。 变应力由变载荷产生,也可能由静载荷产生。在静载荷作用下产生变应力的例子如图 1–4 所示,图示为转轴和滚动轴承 a 点的应力变化。 图 1–4 在静载荷作用下产生变应力的例子 零件的失效形式与材料的极限应力及零件工作时的应力类型有关。在进行强度计算时, 首先要弄清楚零件所受应力的类型。 2/2

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