ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы определения предела выносливости. Диаграммы усталости из "Сопротивление материалов 1986 " Пределы выносливости материала при выбранной характеристике цикла г, разумеется, будут различными в зависимости от вида деформации, при которой испытывают образцы, т. е. в зависимости от того, при переменных напряжениях растяжения — сжатия, переменном кручении, изгибе или в условиях сложного напряженного состояния их испытывают. Поэтому, ставя перед собой цель получения предела выносливости, следует заранее указать, при каком виде деформации и характере изменения напряжений за цикл требуется определить предел выносливости. [c.659] В соответствии с поставленными требованиями выбирают необходимую испытательную машину. Для испытания материала на выносливость при переменном растяжении — сжатии можно взять машину, схема которой приведена на рис. 577. [c.659] Вёллер (1819—1914), основоположник научного изучения усталости материалов, создатель первых машин для испытания сопротивления материалов повторно-переменным нагрузкам. [c.660] Число оборотов в минуту наиболее распространенных усталостных машин обычно порядка 3000 (50 Гц). Поэтому испытание на усталость с целью получения предела выносливости требует продолжительного времени, исчисляемого неделями непрерывной работы машины. За последнее время во многих случаях при исследовании выносливости материалов и конструктивных деталей применяют более быстроходные машины — 100. .. 500 Гц, а в некоторых случаях и 20 000 Гц (ультразвуковые частоты). В последнем случае для испытания требуются только десятки минут. [c.660] При испытании партии образцов с целью получения предела выносливости необходимо давать такие нагрузки на отдельные образцы, чтобы они разрушались, выдержав различное число циклов нагружения. [c.660] Порядок установления нагрузок на испытуемые образцы в большинстве случаев принимают ниспадающим, т. е. на первый образец дают нагрузку, значительно превышающую предел выносливости, а нагрузку на последующие образцы постепенно снижают. Разумеется, каждый из менее нагруженных образцов будет выдерживать все большее и большее число циклов. Может быть принят и другой порядок установления нагрузок. [c.660] Для черных металлов (стали, чугуна и т. п.) за базу испытаний обычно принимают 10 млн. циклов, а для цветных (меди, алюминия и т. п.) — число, в 5—10 раз больщее. Из рассмотрения характера усталостной кривой для цветных металлов (рис. 579, кривая 2) видно, что на большом участке она спадает весьма постепенно, т. е. кривая стремится к асимптоте медленно, поэтому и приходится в данном случае за базу испытания принимать большее число циклов. Вообще для таких металлов можно говорить только о некотором условном пределе усталости. ч,и -. . [c.661] Первый способ заключается в том, что по оси абсцисс откладывают величину, обратную числу циклов (рис. 580, б). Предел усталости тогда определяют как ординату в месте пересечения кривой усталости с осью напряжений. [c.661] Второй способ основан на представлении результатов испытаний в полулогарифмических (рис. 580, в) или логарифмических (рис. 580, г) координатах. Как видно из чертежа, критерием для суждения о пределе усталости здесь является перелом кривой. [c.661] Для гладких образцов эти соотношения приблизительно следующие для стали а - =0,7a -i для чугуна а =0,65а i для сталей и легких сплавов т i =0,55а i для чугуна т- =0,80 1. [c.662] Для цветных металлов наблюдается менее устойчивое соотношение между пределом усталости и временным сопротивлением согласно опытным данным, в этом случае а i =(0,24 0,50) Ов. [c.662] Этому циклу на диаграмме соответствуют точки А и А, лежащие на оси ординат. [c.662] Испытав партию образцов из данного материала при определенном значении характеристики цикла / = а ин/а акс, определим наибольшее и наименьшее значения напряжений, при которых материал работает на пределе выносливости Ог, т. е. [c.662] Соединяем линиями все точки, изображающие максимальные и минимальные предельные напряжения циклов. Очевидно правая крайняя точка диаграммы (точка D) соответствует циклу, при котором СТмакс = о н = ас, г=1, т. е. постоянной нагрузке. Предельным напряжением в этом случае является предел прочности материала. Следовательно, абсцисса и ордината точки D равны пределу прочности материала. Таким образом, ординаты точек линии AD соответствуют пределам выносливости материала при различных значениях коэффициента асимметрии циклов. [c.663] Для определения предела выносливости материала при данном значении коэффициента асимметрии г нужно вычислить по приведенной формуле угол р и провести луч под этим углом до пересечения с линией AD ордината точки пересечения равна величине о,-В случае циклического кручения диаграмма строится по одну сторону от оси ординат и имеет такой вид, как показано, например, для конструкционной стали на рис. 582. [c.663] Таким образом, при постоянном р оказывается постоянным и коэффициент асимметрии г. [c.664] В случае плоского или объемного напряженного состояния сопротивление усталости можно охарактеризовать, исходя из соответствующих гипотез прочности, согласующихся с экспериментальными данными. [c.664] Для исследования действительного поведения материала в условиях сложного напряженного состояния, например при сочетании изгиба с кручением, используют специальные испытательные машины, позволяющие одновременно нагружать образец переменными изгибающим и крутящим моментами. [c.664] По результатам испытаний, полученным при различных сочетаниях переменных стих, строят диаграммы в координатах СТо — Та или в относительных величинах ста/ст и Та/т . Точки таких диаграмм определяют напряженные состояния, характеризуемые величинами Ста и Та при СЛОЖНОМ напряженном состоянии. Типичная диаграмма для конструкционных сталей, построенная по экспериментальным данным, показана на рис. 584 (кривая /). Она соответствует дуге окружности. Для высокопрочных сталей и чугунов экспериментальные данные располагаются ближе к эллиптическим дугам (рис. 584, кривая 2). [c.664] Последнее условие совпадает с ранее приведенной экспериментально полученной зависимостью, характеризующейся в координатах Oi,/a-i Та/т- дугой круга. [c.665] Вернуться к основной статье