ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Анализ основных подходов из "Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении " Под ускоренными методами определения пределов выносливости (или пределов выносливости на ограниченной базе) металлов подразумеваются методы, дающие возможность определить величину предела выносливости за меньшее время и при испытании меньшего количества образцов, чем это следует из общепринятой методики, когда предел выносливости определяется путем построения кривой усталости на базе 10 —10 циклов по результатам испытания 10—15 и более образцов при частоте нагружения 20—100 Гц, что требует длительного времени. [c.215] Как видно из приведенного выше определения, понятие ускоренных методов определения пределов выносливости является весьма широким и предполагает различные методы их практической реализации. [c.215] Выбор того или иного метода ускоренного определения предела выносливости металлов должен осуществляться с учетом конкретных задач, которые предполагается решить с использованием ускоренного метода, а также на основе оптимального сочетания экономии времени и образцов, с одной стороны, и обеспечения необходимой точности определения предела выносливости, с другой. Тем не менее необходимость методов, которые позволили бы быстро и надежно контролировать характеристики сопротивления уста-лостному разрушению металлов и конструктивных элементов, ощущается в практике все более остро. [c.215] В ряде случаев (например, массовый контроль свойств металла при его производстве и потреблении) в принципе невозможно ориентироваться на существующие методы определения пределов выносливости, которые требуют испытания 10—15 образцов в течение нескольких сотен часов. [c.215] Создание ускоренных методов определения пределов выносливости металлов является фундаментом разработки ускоренных испытаний изделий машиностроения на надежность, для которых определяющим фактором является усталостное повреждение металла. Без ускоренных испытаний на надежность не может производиться оценка действительного ресурса машин и конструкций, оцениваться перспективность и экономичность их новых модификаций и выполняться оценка эффективности различных конструктивных и технологических усовершенствований. [c.216] Весьма важным и сложным является вопрос распространения ускоренных методов определения пределов выносливости, обоснованных на лабораторных образцах, на случай испытания конструктивных элементов. Такой переход следует делать весьма осторожно, поскольку в случае неоднородного напряженного состояния, концентрации напряжений, сложного напряженного состояния, наличия технологических дефектов, при коррозионном воздействии и т. п. механизм усталостного разрушения, лежащий в основе того или иного метода ускоренного определения предела выносливости, может войти в противоречие с действительным механизмом накопления усталостного повреждения в материале в конкретном случае. Это приводит к несоответствию расчетных и экспериментальных результатов и дискредитации ускоренного метода в целом. [c.216] В литературе имеется большое количество работ, посвященных ускоренным методам определения пределов выносливости материалов и конструктивных элементов. Эти методы основываются на различных гипотезах накопления усталостного повреждения в материалах, учитывают различные физические процессы, протекающие в материалах при циклическом нагружении, используют различные расчетные схемы для определения величины предела выносливости, дают различную экономию времени и средств и имеют различные области применения. [c.216] В данной классификации не отражены вероятностные методы, которые используются обычно как для повышения достоверности получаемых характеристик сопротивления усталостному разрушению путем обработки полученной информации, так и для планирования эксперимента с целью получения наиболее достоверной информации при минимальной затрате времени и образцов. [c.217] Такие методы достаточно подробно описаны в монографиях [272, 201] и др. Следует также учитывать, что вероятностные методы целесообразно применять и при обработке информации, полученной при использовании каждой из перечисленных выше групп ускоренных методов определения выносливости. [c.217] К первой группе в соответствии с приведенной выше классификацией относятся методы, основанные на установлении корреляции величин пределов выносливости и характеристик прочности и пластичности металлов, найденных при монотонном увеличении нагрузки, а также методы, основанные на энергетических и других критериях разрушения металлов, позволяющие сформулировать условия подобия разрушения при статическом и циклическом нагружениях и на основе этого построить кривые усталости по результатам статических испытаний. [c.217] В приведенных соотношениях приняты следующие обозначения (a i)n — предел выносливости при изгибе р — параметр. [c.217] Ни одна из зависимостей (IV.1) не является универсальной, и их следует использовать с большой осторожностью. Использование этих зависимостей ограничивается большой чувствительностью предела выносливости к влиянию различных технологических, конструктивных и эксплуатационных факторов, что не учитывается. [c.217] Резко снижается величина предела выносливости при наличии концентрации напряжений, коррозионных сред и других факторов. Влияние технологических, конструкционных и эксплуатационных факторов на характеристики сопротивления усталостному разрушению подробно рассмотрено в работах [97, 99, 192] и др. [c.218] Подобного рода зависимости могут использоваться лишь для приближенной оценки величины пределов выносливости того или иного сплава при условии, что на основе предварительных экспериментов доказана применимость того или иного корреляционного уравнения для данной группы сплавов. [c.218] Имеющиеся в литературе данные показывают также, что характеристики механических свойств, входящие в приведенные выше соотношения, слабо реагируют на процесс накопления усталостного повреждения в металлах и остаются практически неизменными вплоть до возникновения усталостной трещины [233]. Это не дает возможности использовать указанные характеристики для прогнозирования процесса накопления усталостного повреждения и для разработки ускоренных методов определения пределов выносливости металлов. [c.218] Методы построения кривых усталости на основе энергетических критериев и возможности их были подробно рассмотрены в предыдущей главе. Некоторые из этих методов позволяют построить кривые усталости в многоцикловой области с использованием характеристик механических свойств, полученных при монотонном увеличении нагрузки. В таком случае, если известна кривая усталости, определить величину предела выносливости на заданной базе не представляет трудности. Наиболее перспективная область применения этой группы методов — приближенная оценка величин пределов выносливости новых сплавов в процессе разработки с учетом влияния их состава и технологии изготовления. [c.218] Детальное исследование возможности ускоренного определения предела выносливости по изменению характеристик неупру-гости металлов в процессе циклического нагружения металлов было выполнено в последние годы в Институте проблем прочности АН УССР. Результаты этих исследований рассматриваются ниже. [c.220] Методы второй группы могут использоваться в основном для определения пределов выносливости гладких образцов в связи с контролем качества металлов при его массовом производстве и потреблении. [c.220] К третьей группе ускоренных методов определения пределов выносливости металлов относятся методы, требующие построения начального участка кривой усталости. [c.220] В этой группе следует различать методы, которые основываются на формальном использовании известных эмпирических уравнений кривых усталости путем нахождения параметров этих уравнений по экспериментальным данным, полученным при малых долговечностях, и аналитической экстраполяции результатов в область долговечностей, соответствующих пределу выносливости, а также методы, которые позволяют определить предел выносливости по начальному участку кривой усталости на основе физически обоснованных моделей усталостного разрушения. Естественно, что второй подход более перспективен, поскольку он дает больше воз-можршстей для правильного выбора параметров и учета влияния на них различных факторов. Некоторые эмпирические уравнения кривых усталости (1.4) — (1.7) были приведены выше. Определение коэффициентов этих уравнений дает возможность выполнить аналитическую экстраполяцию кривых усталости в область больших долговечностей. [c.220] Вернуться к основной статье