Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья



Факторы, влияющие на величину предела выносливости

⇐ ПредыдущаяСтр 60 из 68Следующая ⇒


15.2. Факторы, влияющие на величину предела выносливости

Предел выносливости для стали при симметричном цикле связан с вре-менным сопротивлением растяжению σu: при испытании на изгиб  при растяжении – сжатии  при кручении   Для цвет-ных металлов опыты дают соотношение             

Предел выносливости реальной детали может существенно отличаться от предела выносливости образца из этого же материала. Здесь необходимо учи-тывать соотношение размеров детали и образца (масштабный фактор εσ), нали-чие концентраторов напряжения (К-1), качество обработки поверхности, воз-

действие коррозионной среды, упрочняющую обработку (β).

 

         Рис. 15.3                                                    Рис. 15.4

 

Зависимость предела выносливости от асимметрии цикла представляется диаграммой предельных амплитуд, характеризующей зависимость между ам-плитудным σа и средним значением σm  напряжений цикла (рис. 15.3).

Построение диаграммы предельных амплитуд представляет собой до-вольно трудоёмкую задачу, в связи с чем идут по пути её схематизации (рис. 15.4).

Верхняя часть кривой заменяется прямой, проходящей через точки А и В, причём точка А соответствует пределу выносливости при симметричном цикле σ-1, а точка В- пульсационному (отнулевому) циклу с параметрами :

                                   

Прямая АД описывается уравнением σа=σ-1-φσ где φσ= tg  определяется для каждого материала и приводится в справочной литературе. Если материал хрупкий, то правая часть диаграммы заменяется прямой, наклоненной под углом 45 и проходящей через точку С, соответствующую временному пределу прочности σu, определяемом при испытании на растяжение. Для точек этой прямой справедливо равенство:                                                       

              σm+σa=σu,

из которого следует, что макси-мальное напряжение в цикле не                          

                    Рис. 15.5                                  может превысить предела проч-

                                                                          ности.

 Если материал обладает пластическими свойствами, то точка С выбира-ется равной пределу текучести материала σу.

 

При расчёте реальной детали диаграмма предельных амплитуд, построенная для образцов, должна учитывать снижение предела выносливости детали σ-1q, обусловленное факторами, указанными выше:

                                                   

тогда для детали эта диаграмма ограничена прямыми  C (рис. 15.5).

Если установлены значения характеристик цикла σаL и σmL реальной дета-ли, то точка L на диаграмме соответствует рабочему циклу, а точка N – пре-дельному циклу при той же асимметрии. Очевидно отношение  пока-зывает, во сколько раз можно пропорционально увеличить характеристики σаL и σmL рабочего цикла до достижения предельных величин, т.е. предела выносли-вости при данной асимметрии цикла. Следовательно nσ характеризует запас усталостной прочности.

Выражение для коэффициента запаса по усталостной прочности конс-трукции:                     где

                                        К =         

При проектировании конструкций сначала производят расчёт на её проч-ность (определение геометрических размеров) без учёта циклических напряжений (но при более высоком запасе прочности), назначают материал, технические требования к обработке (в том числе и упрочняющей) и лишь пос-ле этого можно определить σ-1q и вычислить реальный коэффициент запаса по усталостной прочности.

Аналогичным образом могут быть получены соотношения усталостной прочности и при чистом сдвиге. В этом случае расчётная формула для nτ запи-сывается в виде:

                                      

Если в конструкции одновременно возникают как нормальные, так и ка-сательные циклические напряжения, то для вычисления запаса выносливости (n) применяют следующую приближённую формулу:

                                        

Используемые для подсчёта зависимости являются не строгими, а эмпи-рическими и сами результаты расчёта достаточно приближенны. Это объясня-ется отсутствием строгой физической основы теории деформируемого твёр-дого тела в вопросах усталостной прочности. Однако указанные в разделе при-ближения оказываются допустимыми для решения инженерных задач, посколь-ку неплохо подтверждаются экспериментами.

 

                          15.3 Практикум.

 

Вопросы для повторения

1. В чем заключается явление усталости материала?

2. Что называется циклом напряжений?

3. Какие циклы вам известны?

4. Какие параметры характеризуют цикл напряжений?

5. Какие циклы называют подобными?

6. Что представляет собой кривая усталостной прочности?

7. Что называют пределом выносливости?

8. Какую величину называют базовым числом циклов?

9. Что представляет собой диаграмма предельных амплитуд?

10. Как на диаграмме предельных амплитуд располагаются точки, соответствующие подобным циклам?

11. Как схематизируют диаграмму предельных амплитуд?

12. Сколько характеристик прочности материалов позволяют построить схематизированную диаграмму?

13. Какие факторы влияют на усталостную прочность?

      14. Почему расчеты на усталостную прочность выполняются как пове-рочные?

15. Как определяют коэффициент запаса усталостной прочности?

16. Как определяют коэффициент запаса для детали, испытывающей

одновременно циклические нормальные и касательные напряжения?



⇐ Предыдущая55565758596061626364Следующая ⇒
  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.