第6章結構件及連接的疲勞強度計算原理

1、148圖 6-1 循環(huán)應力示意圖第 6 章 結構件及連接的疲勞強度 結構件及連接的疲勞強度隨著社會生產力的發(fā)展，起重機械的應用越來越頻繁，對起重機械的工作級別要求越來越高。 《起重機設計規(guī)范》GB/T 3811-2008 規(guī)定，應計算構件及連接的抗疲勞強度。對于結構疲勞強度計算，常采用應力比法和應力幅法，本章僅介紹起重機械常用的應力比法。6.1 6.1 循環(huán)作用的載荷和應力 循環(huán)作用的載荷和應力起重機的作業(yè)是循環(huán)往復的，其鋼

2、結構或連接必然承受循環(huán)交變作用的載荷，在結構或連接中產生的應力是變幅循環(huán)應力，如圖 6-1 所示。起重機的一個工作循環(huán)中，結構或連接中某點的循環(huán)應力也是變幅循環(huán)應力。起重機工作過程中每個工作循環(huán)中應力的變化都是隨機的，難以用實驗的方法確定其構件或連接的抗疲勞強度。然而，其結構或連接在等應力比的變幅循環(huán)或等幅應力循環(huán)作用下的疲勞強度是可以用實驗的方法確定的，對于起重機構件或連接的疲勞強度可以用循環(huán)記數法計算出整個循環(huán)應力中的各應力循環(huán)參數

3、，將其轉化為等應力比的變幅循環(huán)應力或轉化為等平均應力的等幅循環(huán)應力。最后，采用累積損傷理論來計算構件或連接的抗疲勞強度。6.1.1 6.1.1 循環(huán)應力的特征參數 循環(huán)應力的特征參數(1) (1) 最大應力 最大應力一個循環(huán)中峰值和谷值兩極值應力中絕對值最大的應力，用 表示。 max ?(2) (2) 最小應力 最小應力一個循環(huán)中峰值和谷值兩極值應力中絕對值最小的應力，用 表示。 min ?(3) (3) 整個工作循環(huán)中最大

4、應力值 整個工作循環(huán)中最大應力值構件或連接整個工作循環(huán)中最大應力的數值，用 表示。 max ? ?(4) (4) 應力循環(huán)特性值 應力循環(huán)特性值一個循環(huán)中最小應力與最大應力的比值，用 表示。 minmaxr ?? ?(5) (5) 循環(huán)應力的應力幅 循環(huán)應力的應力幅一個循環(huán)中最大的應力與最小的應力的差的絕對值，用 表示。 ? ?¦ Ò max¦ Ò min ¦ Ò minm

5、in ¦ Òm ¦ Ò¦ Òt¦ Ò max¦ Ò max1506.2 6.2 結構及其連接的工作級別 結構及其連接的工作級別結構及其連接的工作級別是結構設計計算的重要依據，也作為一項技術參數提供給用戶。用戶可以按實際使用條件正確的選擇或預定機械產品。一個好的設計應充分考慮使用條件，進行疲勞強度校核，在安全和壽命方面才有可能較為接近

6、實際的要求。結構的工作級別與結構的應力狀態(tài)(名義應力譜系數)和使用等級(應力循環(huán)次數)有關。結構件的應力狀態(tài)和使用等級是依據起重機械的載荷狀態(tài)和工作循環(huán)次數確定的,結構的工作級別與起重機械工作級別不一定相同，應視具體情況而定。6.2.1 6.2.1 使用等級 使用等級結構件的使用時間，用該結構件的應力循環(huán)次數來表示。一個應力循環(huán)是指應力從通過應力循環(huán)的平均值 時起至該應力同方向再次通過應力循環(huán)的平均值 時為止的 m ? m ?一個

7、連續(xù)過程。圖 6-1 表示的是應力循環(huán)的時間應力變化過程。結構件總使用時間是指在其設計預期壽命期內，即從開始使用起到該結構件報廢為止的期間內，該結構件發(fā)生的總的應力循環(huán)次數。結構中應力變化的頻繁程度，以其在設計壽命期內達到的總應力循環(huán)次數 n 表征。結構件的使用等級按完成的總工作循環(huán)次數 n 的不同，分為 11 個使用等級，分別以代號 B0，B1……B10 表示，見表 6-1。表 6-1 結構件的使用等級代號 總應力循環(huán)數 n 代號

8、總應力循環(huán)數 nB0 n ? 1.6×104 B65×105 n ? ? 1×106B1 1.6×104 n ? ? 3.2×104 B7 1×106 n ? ? 2×106B2 3.2×104 n ? ? 6.3×104 B8 2×106 n ? ? 4×106B3 3.2×104 n ? ? 1.25×1

9、05 B9 4×106 n ? ? 8×106B4 1.25×105 n ? ? 2.5×105 B10 8×106 n ?B5 2.5×105 n ? ? 5×1056.2.2 6.2.2 應力狀態(tài) 應力狀態(tài)應力狀態(tài)是用來表明結構件中應力或部分應力達到最大的情況。當結構件中應力或部分應力達到最大的情況不明時，應與用戶協商，根據用途按表 6-2 確定應力狀態(tài)。當