ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характеристики сопротивления усталости при симметричных и асимметричных циклах из "Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени (БР) " Для определения характеристик сопротивления усталости лабораторных образцов или деталей из данного материала проводят их усталостные испытания. Основные понятия, определения и методика усталостных испытаний регламентированы ГОСТ 2860—65. [c.23] Характер изменения напряжений во времени при стандартных усталостных испытаниях показан на рис. 2.1. В общем случае напряжения меняются периодически (по закону, близкому к гармоническому) и являются суммой постоянного (среднего) напряжения и напряжения, меняющегося по синусоиде с амплитудой а а (рис. 2.1, а). [c.23] Циклом напряжений называют совокупность последовательных значений переменных напряжений за один период процесса их изменения. [c.23] Размахом напряжений называют разность максимального и минимального напряжений цикла, т. е. [c.23] Все понятия и формулы, приведенные в настоящем параграфе, справедливы и для кручения, если в них о заменить на т. [c.23] в котором максимальное и минимальное напряжения по абсолютной величине различны, называют асимметричным (рис. 2,1, а, б, г). [c.23] Очевидно, что с учетом формулы (2.4) коэффициент асимметрии для симметричного цикла R = —1, поэтому в обозначения величин, соответствующих симметричному циклу, вводят индекс —1 . [c.24] Для проведения усталостных испытаний используются специальные усталостные машины. По способу возбуждения нагрузок в испытуемом объекте усталостные машины можно разделить на механические, гидравлические, электромеханические, пневматические, по виду нагружения образца—машины для испытаний при изгибе, кручении, растяжении-сжатии, сложном напряженном состоянии, а также универсальные. [c.24] Размеры испытуемых образцов и соответственно развиваемые в машинах усилия изменяются в весьма широких пределах (например, диаметры образцов варьируются от 1 до 300 мм, усилия от нескольких килограммов до нескольких тыс. тонн). Существуют машины для испытаний в различных эксплуатационных условиях (пониженные и повышенные температуры, коррозионные среды, включая жидкие расплавленные металлы, вакуум и др.), при частотах, изменяющихся от нескольких циклов в минуту до 10—20 кГц. [c.25] Читатель может ознакомиться с разнообразными типами и размерами машин по специальной литературе [50]. [c.25] На рис. 2.2 для пояснения методики усталостных испытаний приведена схема простейшей усталостной машины, предназначенной для испытания лабораторных образцов при консольном изгибе с вращением. Образец 1 круглого поперечного сечения закрепляется в патроне шпинделя 2 машины, вращающемся с определенным числом оборотов (чаще всего п = 3000 об/мин). На конце образца смонтирован подшипник 3, через который на испытуемый образец передается сила Р постоянного направления. В наиболее напряженном сечении 1—/ образца возникают напряжения изгиба 0 = Р//0,Ы , изменяющиеся вследствие вращения по симметричному циклу (один цикл напряжений соответствует одному полному обороту образца). Со шпинделем машины соединен счетчик накопленного числа оборотов, регистрирующий общее количество циклов нагружения до разрушения образца (при разрушении образца машина автоматически выключается). [c.25] Первый образец испытывают обычно при амплитуде напряжений Од, составляющей (0,65—0,75) и при этом фиксируют число циклов до его разрушения. [c.26] Предварительно задаваемое число циклов напряжений, до которого образцы испытывают на усталость, называют базой испытания и обозначают Nq. В данном случае = 10 циклов. Оставшиеся образцы 7, 8, 9, 10 испытывают в интервале между амплитудами напряжений, при которых испытывались образцы 5 и 6, причем таким образом, чтобы сузить интервал между амплитудами, соответствующими сломавшимся и несломавшимся образцам. Так, образец 9 при амплитуде = 37,6 кгс/мм не сломался до базы испытания, а образец 10 при амплитуде 0 = = 38,0 кгс/мм сломался при числе циклов N = 10 . [c.27] Согласно ГОСТ 28ffQ—при испытании ограниченного числа образцов предел выносливости определяется как наибольшее значение максимальных (по величине) напряжений цикла, при действии которого еще не происходит образование усталостных трещин заданной протяженности или полного усталостного разрушения образцов до заданного числа циклов. [c.27] Через экспериментальные точки на рис. 2.3, а проведены наклонная и горизонтальная линии, которые в совокупности образуют кривую усталости, или кривую Веллера . [c.27] На рис. 2.4 [60] представлена обобщенная кривая усталости, которая является единой для деформируемых алюминиевых сплавов (марок В95, Д16, АВ, АДЗЗ и др.). Линия на рис. 2.4 рассчи- на по уравнению (2.13) при следующих значениях параметров а 1 = 0,46 А =31,9 а = 2,1 Nj 5 10 . Параметр iVj оказывает влияние лишь на ту часть кривой усталости, которая соответствует N 10 циклов. При N 10 можно принять Ni = 0. Из рисунка видно увеличение базы с 10 до 10 циклов приводит -К дополнительному снижению предела выносливости приблизительно на 20%, что имеет существенное значение в расчетах на прочность. [c.29] Для получения характеристик сопротивления усталости при асимметричных циклах нагружения проводят усталостные испытания при различных асимметриях и по их результатам строят диаграмму предельных напряжений (рис. 2.5), характеризующую зависимость между максимальными предельными напряжениями о гаах равными првделам выносливости прр асимметричных циклах Оц (откладываемыми по оси ординат) и средними напряжениями цикла (т (откладываемыми по оси абсцисс). [c.30] Третья серия из 10 образцов испытывается по второму способу при коэффициенте асимметрии О R 1 (значение R I является наибольшим возможным значением R и соответствует статическим напряжениям, при которых и — 0), например, при R = +0,333, как на рис. 2.5 и 2.6. В результате находится третья точка диаграммы предельных напряжений (см. рис. 2.5) или предельных амплитуд (см. рис. 2.6) — точка С. [c.31] Вернуться к основной статье