若一零件的应力循环[1]特性=0.5, (sigma )_(a)=70N/(mm)^2,则此时,=0.5, (sigma )_(a)=70N/(mm)^2为____,=0.5, (sigma )_(a)=70N/(mm)^2为____,=0.5, (sigma )_(a)=70N/(mm)^2为____。
若一零件的应力循环[1]特性,则此时,
为____,
为____,
为____。
题目解答
答案
210N/mm2,280N/mm2,140N/mm2
第2章 机械零件的强度第1节应力的计算
来源:机械设计学习要点与习题解析P13
解析
考查要点:本题主要考查变应力的基本概念,包括应力循环特性(应力比)、应力幅、平均应力的计算关系。
解题核心思路:
- 明确公式关系:
- 应力比 $r = \frac{\sigma_{\text{min}}}{\sigma_{\text{max}}}$
- 应力幅 $\sigma_a = \frac{\sigma_{\text{max}} - \sigma_{\text{min}}}{2}$
- 平均应力 $\sigma_m = \frac{\sigma_{\text{max}} + \sigma_{\text{min}}}{2}$
- 联立方程求解:通过已知的 $r$ 和 $\sigma_a$,联立上述公式求出 $\sigma_{\text{max}}$ 和 $\sigma_{\text{min}}$,再计算 $\sigma_m$。
破题关键点:
- 正确代入公式,注意单位统一(均为 $N/mm^2$)。
已知条件:
- 应力比 $r = 0.5$
- 应力幅 $\sigma_a = 70 \, N/mm^2$
求解步骤:
1. 求 $\sigma_{\text{max}}$ 和 $\sigma_{\text{min}}$
根据 $r = \frac{\sigma_{\text{min}}}{\sigma_{\text{max}}}$,得 $\sigma_{\text{min}} = 0.5 \sigma_{\text{max}}$。
将 $\sigma_{\text{min}}$ 代入 $\sigma_a = \frac{\sigma_{\text{max}} - \sigma_{\text{min}}}{2}$:
$70 = \frac{\sigma_{\text{max}} - 0.5 \sigma_{\text{max}}}{2} = \frac{0.5 \sigma_{\text{max}}}{2} = 0.25 \sigma_{\text{max}}$
解得 $\sigma_{\text{max}} = \frac{70}{0.25} = 280 \, N/mm^2$,则 $\sigma_{\text{min}} = 0.5 \times 280 = 140 \, N/mm^2$。
2. 求平均应力 $\sigma_m$
$\sigma_m = \frac{\sigma_{\text{max}} + \sigma_{\text{min}}}{2} = \frac{280 + 140}{2} = 210 \, N/mm^2$