抗拉强度与缺口系数的关系介绍

机械、电机产品零件的表面多开有切削缺口，例如O形密封圈槽、弹簧卡圈槽和键槽等，这时如加以反复作用的弯曲与拉伸载荷时，就会在缺口部位产生应力集中，容易发生零件破坏事故。特别是当反复加载弯曲载荷时，零件材料的抗拉强度和切削缺口敏感度之间存在着正比例倾向的关系。

图3.21.1所示为抗拉强度与缺口系数的关系。此处所说的缺口系数，指的是没有缺口的零件强度与有缺口的零件强度之比。图中t为试样的缺口深度，D为试样的直径。t/D的比值越大，缺口系数β_k越大。

图3.21.1 抗拉强度与缺口系数的关系(www.xing528.com)

如图3.21.1所示，对缺口试样施加反复作用的弯曲应力时，在抗拉强度为40kgf/mm²下的缺口系数在1.2～1.65的数值范围。而当抗拉强度增加到140kgf/mm²时，缺口系数增大到1.8～2.5的数值范围。上述增加的倾向，与抗拉强度成比例。在实际设计时，采用测定值的上限，即当抗拉强度为40kgf/mm²时，按照1/1.65=0.61的修正比例，将许用抗拉强度减小到大约24kgf/mm²。

而当抗拉强度为140kgf/mm²时，则按照1/2.5=0.4的修正比例，将许用抗拉强度减小到大约56kgf/mm²。因为这样来进行反复加载弯曲应力时的抗拉强度设计，若零件材料的强度越大，则对零件表面缺口的敏感度就越大，减小的修正数值就越大。

如图3.21.1所示，当零件材料所承受的载荷为反复加载的扭转应力时，与零件材料的抗拉强度无关，零件表面缺口系数几乎保持一定，在1.2～1.45的数值范围内。此时，表面有缺口的零件比表面没有缺口的零件，其强度也会下降，但是，即使采用最大测定值，按1/1.45=0.69的比例来进行强度修正，反复加载扭转应力时的抗拉强度的影响比反复加载弯曲应力时要小一些。在进行反复加载扭转应力的强度设计时，希望尽量取大一些的抗拉强度。