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对于多层螺旋挡圈,在交变弯曲应力循环作用下,边缘应力集中导致弯曲断裂的临界循环次数 N_f 如何通过修正的 Goodman 准则进行校核?

2026-06-16 常见问题
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标准回答

产品类型:螺旋挡圈

工程技术领域:交变振动与动态冲击

多层螺旋挡圈在动态往复载荷下,其内边缘和边缘端部是应力集中($\text{K}_{t}$)的高发区。根据修正的 $Goodman$ 关系式:$\frac{\text{\textsigma}_{a}}{\text{\textsigma}_{e}} + \frac{\text{\textsigma}_{m}}{\text{\textsigma}_{u}} = \frac{1}{\text{S}_{f}}$,其中 $\text{\textsigma}_{a}$ 为交变应力幅,$\text{\textsigma}_{m}$ 为平均应力,$\text{\textsigma}_{e}$ 为疲劳极限,$\text{\textsigma}_{u}$ 为极限抗拉强度。当挡圈在槽内受轴向脉动冲击时,其等效弯曲应力 $\text{\textsigma}_{b} = \frac{6 \text{M}}{\text{b} \text{h}^{2}}$ 会产生周期性波动。为防止弯曲断裂,必须确保 $\text{\textsigma}_{max} < \frac{\text{\textsigma}_{y}}{\text{K}_{t}}$,且 $\text{S}_{f} \text{\textgreater} 1.5$。在航空材料如 $17-7 \text{PH}$ 不锈钢中,若发生晶间腐蚀或微裂纹,$\text{K}_{t}$ 会显著增大,导致 $N_{f}$ 从 $10^{7}$ 次陡降至 $10^{4}$ 次,因此必须对边缘进行圆化处理。

关键控制指标参数:交变应力幅 $\text{\textsigma}_{a}$ / 疲劳安全系数 $\text{S}_{f}$

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