ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Корреляция данных лабораторных испытаний и прочности натурных деталей из "Усталостная прочность сварных стальных конструкций " Имеются некоторые данные, касающиеся соотношения между расчетными значениями напряжений и измеренными значениями деформаций в конструкциях мостов, однако измеренные деформации обычно не отражают максимальных местных напряжений в зоне концентрации напряжений, где наиболее вероятно возникновение трещин усталости. Измерение деформаций обычно позволяет судить о величине номинальных напряжений. [c.27] Лабораторные испытания на усталость проводились при напряжениях растяжения, сжатия, кручения и изгиба. В числе испытанных образцов были гладкие образцы, образцы, с надрезом, образцы соединений, различные образцы. сварки и узлы или Детали целых конструкций. [c.28] При проведении усталостных испытаний очень важно обеспечить тщательный контроль условий и методики испытания. Даже в условиях единсюбразия и тщательного проведения испытаний желательно испытывать в одних и тех же условиях несколько образцов для возможности получения надежных средних данных усталостного испытания. Существует точка зрения [1], что для оценки предела выносливости и построения кривой усталости яри каждом из вариантов условий испытания необходимо не менее 10 образцов. Однако ввиду высокой стоимости проведения усталостных испытаний образцов конструкций больших размеров обычно испытывают в одинаковых условиях только 3—4 образца . [c.28] Непосредственная увязка данных лабораторных испытаний и прочности в условиях эксплуатации затруднительна в связи с тем, что практически невозможно вос-произвестл в лаборатории сложные и случайные изменения нагрузки в условиях эксплуатации. Кроме того, изучение данных, получаемых при лабораторных испытаниях образцов малых размеров [12], показывает, что, несмотря 1на разброс данных, характеризующих сопротивление усталости, получаемых при испытаниях образцов в идентичных условиях, испытания, проведенные на различных машинах сходного типа, обнаруживают более значительный разброс. [c.29] Дан ные по сопротивлению усталости могут быть представлены в различном виде. В некоторых случаях указывают предельные напряжения или относительные удлинения. В других случаях указывают предельные нагрузки, изгибающие моменты или крутящие моменты. В тех случаях, когда указывают напряжения, обычно оперируют с номинальными напряжениями, а не со значениями местных напряжений в зонах концентрации напряжений, которые могут быть значительно выше номинальных напряжений. Развитие пластических деформаций и нелинейность зависимости напряжений от деформаций могут приводить к очень большим трудностям при определении местных напряжений при усталостных испытаниях. [c.30] Это соотношение позволяет вычислить ограниченный предел выносливости нри любом числе циклов нагружения в пределах прямолинейного участка кривой усталости на основании известного наклона кривой и известного разрушающего напряжения в одной точке, соответствующей тому же типу нагружения. [c.33] Одна кривая усталости характеризует поведение образца при одном каком-либо типе нагружения. Для представления общей картины поведения соединения или элемента конструкции необходима серия кривых усталости для разных типов нагружения. [c.33] На диаграмме предельных напряжений размах напряжения может быть измерен как вертикальный отрезок между верхней и нижней наклонными линиями диаграммы. Например, в крайнем левом конце диаграммы диапазон изменения напряжения соответствует симметричному циклу изменения от сжимающего напряжения до численно равного ему растягивающего напряжения. В крайнем правом конце диаграммы линия максимального напряжения пересекает линию минимального напряжения на уровне предела прочности при растяжении, и диапазон изменения напряжения равен нулю. В некоторой промежуточной точке линия минимального напряжения пересекает ось абсцисс, т. е. линию нулевого напряжения, определяя этим положение пульсирующего цикла, при котором напряжение изменяется от нуля до максимального напряжения растяжения, значение которого может быть непосредственно отсчитано на оси ординат в точке пересечения ее линией максимального напряжения. Если не указано число циклов нагружения, к которому отнесена диаграмма предельных напряжений, то диаграмма обычно соответствует пределу выносливости, как, например, в случае, показанном на рис. 3.6. [c.34] Все кривые на диаграмме, показанной на рис. 3.8, относятся к одному и тому же соединению или элементу конструкции. Описаиная диаграмма широко применяется при исследованиях сварных конструкций [13] и часто будет встречаться в дальнейшем изложении. С помощью такой диаграммы удобно получать простые формулы для расчета конструкций, работающих при повторных нагрузках. [c.38] Такого рода данные в значительной степени носят сравнительный характер и не могут быть неоосредст-венно использованы при проектировании. Для проектирования необходимы данные иапытания элементов конструкций или целых конструкций, в которых правильно воспроизводятся особенности геометрической формы и материал реальной конструкции, оказывающие решающее влияние на сопротивление усталости конструкции. [c.39] Наиболее обычный метод представления данных усталостных испытаний конструкций заключается в сравнении значений предела выносливости при заданных числах циклов нагружения до разрушения. При испытаниях конструкций обычно выбирают в качестве базы числа циклов до разрушения 100 10 , 600- 10 и 2Х Х10 . Найденные значения предела выносливости используют в качестве основания для назначения расчетных критериев при проектировании мостов. Однако для получения данных, пригодных 1для использования при проектировании некоторых машин, необходимы испытания при большем числе циклов до разрушения. [c.40] В качестве данных, характеризующих сопротивление усталости, часто приводят значения предела выносливости при числе циклов до разрушения 100 10 и 2 10 . Соотношение между этими значениями предела выносливости и наклоном соответствующей кривой усталости показано на рис. 3.10, построенном на основании формулы (3.1). Например, при неизменном наклоне кривой усталости элемент конструкции, для которого угловой коэффициент диаграммы К составляет 0,1, будет иметь предел выносливости при числе циклов ЮОХ Х10° приблизительно на 35% выше, чем при числе циклов 2-10 . При более высоком значении К соответственно увеличивается разница между значениями предела выносливости при числах циклов 2-10 и 100-10 . [c.40] Ввиду разброса данных усталостных испытаний нельзя указать точного значения предела выносливости материала, элемента онструкции или соединения можно шривести только средние значения этих величин. [c.42] Таким образом, результаты статистического анализа обеспечивают возможность наиболее эффективного использования данных испытаний и могут быть полезны также при оценке достоверности экспериментальных данных. Однако необходимо еще раз подчеркнуть, что предел выносливости и долговечности образцов могут обнаруживать значительные случайные отклонения и не являются вполне фиксированными величинами. [c.43] При наличии результатов достаточно большого числа испытаний образцов при различных уровнях напряжения можно построить диаграмму вероятности разрушения (рис. 3.11). На этой диаграмме показана полоса разброса, в пределы которой нападают 80% данных рассматриваемых испытаний. Однако для построения такой диаграммы необходимо испытать образцы при четырех или пяти уровнях напряжений, а также при уровнях, близких к пределу выносливости. Количество образцов для каждого уровня должно быть не менее четырех [15]. Таким образом, для построения кривых усталости для данного элемента конструкции и данного типа цикла нагружения необходимо не менее 20 одинаковых образцов. [c.43] Регулирование. влияния указанных факторов осуществляется путем составления соответствующих технических условий на материалы, детали конструкции и методы изготовления, а также путем соответствующего выбора допускаемых напряжений. Влияние перечисленных данных на усталость конструкций более подробно рассмотрено в последующих главах. [c.45] Вернуться к основной статье