双重缺口棒状材料疲劳强度的研究

论文摘要

近年来机械零部件的形状呈现复杂化的趋势,为了实现一定的功能,机械零部件上往往设计出了多重缺口。关于单一缺口对疲劳极限的影响,过去国内外都进行了大量试验和理论研究,但多重缺口对疲劳极限影响的研究报道却较为少见。而且,多重缺口的种类日趋复杂,既有的关于多重缺口的研究结果就显得更为不足。因此,关于多重缺口对疲劳极限的影响的研究,对机械零部件疲劳强度设计和疲劳寿命预测十分重要。本文以机械工程中的主流材料——结构钢为研究对象,选取了阶梯轴台阶与圆孔这两种缺口相组合的双重缺口形状。疲劳试样分为光滑试件、单一阶梯轴(1种过度圆角)、单一圆孔(3种孔径)、双重缺口(5种缺口距离)的试样共20组。试验分析了阶梯轴台阶与圆孔之间在不同距离的情况下的相互干涉,以及对疲劳极限的影响情况;在试验研究的基础上,分析比较了关于疲劳极限评价方法的传统和最近研究成果的合理性,并进行一定的修正尝试;同时采用有限元方法对缺口的应力集中进行了分析,总结分析了双重缺口材料的疲劳缺口系数和应力集中系数之间的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 确立研究课题
• 第二章 材料的疲劳强度
• 2.1 疲劳
• 2.2 疲劳强度、疲劳极限、疲劳寿命及S-N 曲线
• 2.3 应力集中
• 2.4 应力集中系数
• 2.5 名义应力
• 2.6 疲劳缺口系数
• 2.7 计算公式
• 2.7.1 疲劳极限预测公式
• 2.7.2 疲劳缺口系数的实验公式
• 本章小结
• 第三章 试验设备概述
• 3.1 试验设备
• 3.1.1 电炉
• 3.1.2 车床
• 3.1.3 真空热炉
• 3.1.4 电解研磨装置
• 3.1.5 转动弯曲疲劳试验机
• 3.1.6 复型用具
• 3.1.7 电镀仪
• 3.1.8 金相显微镜
• 3.2 旋转弯曲疲劳试验机的工作原理
• 3.2.1 旋转弯曲疲劳试验
• 3.2.2 疲劳试验单试样法及其数据处理
• 本章小结
• 第四章 试验材料及试件
• 4.1 试验材料
• 4.2 试件形状
• 4.3 机械加工
• 4.3.1 材料的切割
• 4.3.2 热处理
• 4.3.3 车床加工
• 4.3.4 真空热处理
• 4.3.5 电解研磨
• 本章小结
• 第五章 试验与分析计算方法
• 5.1 旋转弯曲疲劳试验机的操作方法
• 5.1.1 试件的安装
• 5.1.2 负荷的计算
• 5.2 复型的采集
• 5.3 观察复型的表面状态
• 5.4 试验结果与分析
• 5.4.1 疲劳极限
• 5.4.2 疲劳缺口系数
• 本章小结
• 第六章 有限元计算与分析
• 6.1 有限元法概述
• 6.2 有限单元法的基本概念及原理
• 6.3 I-DEAS 软件简介
• 6.4 应力集中系数
• 6.4.1 单一缺口材料
• 6.4.2 双重缺口材料
• 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢