ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ПРОБЛЕМЫ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ Серенсен С. В., Прочность конструктивных элементов в связи с накоплением повреждения и вероятностью разрушения из "Расчёты на прочность Выпуск 7 " Рассматривается прочность конструктивных элементов, в связи с накоплением повреждений и вероятностью разрушения, теория усталостной прочности, пластические деформации в результате циклических температурных воздействий. [c.2] Расчеты на прочность и жесткость деталей машиностроительных конструкций представлены расчетом коль- цевых изгибных пружин, исследованием напряжений в проволочных канатах, расчетом фланцевых соединений, круглых пластин с кольцевыми ребрами, зубчатых передач. [c.2] Расчеты при динамических нагрузках представлены исследованием критической скорости качения пневматических шин. [c.2] Рассматривается экспериментальное исследование напряжении при кручении, ттрочпост / трубчатых валов при одновременном растяжении и кручении и усталостная прочность наклепанных валиков. [c.2] Сборник предназначен для инженерно-технических работников заводов и конструкторских бюро и для научно-исследовательских организаций. [c.2] Вопросы прочности конструктивных элементов в статистическом аспекте уже получили значительное развитие в области статического расчета инженерных сооружений. При рассмотрении статической прочности как действующие нагрузки, так и характеристики сопротивления материалов трактовались как величины, подчиняющиеся вероятностным закономерностям, однако независящими друг от друга. Для деталей конструкций и мащин, работающих на усталость, сопротивление разрушению приходится рассматривать зависящим от условий нагружения в силу постепенного накопления изменений в состоянии металла, характеризуемого как накопление усталостного повреждения. При этом, как уровень переменной напряженности, так и характеристики усталости во многих случаях должны рассматриваться в вероятностном смысле и в этом же смысле должны трактоваться вопросы запасов прочности. [c.3] Сопротивление усталости при меняющейся амплитуде переменных напряжений определяется условиями накопления усталостного повреждения на различных стадиях действия этих напряжений. [c.3] Накопление повреждения протекает в двух основных фазах усталости до образования трещины усталости и в процессе ее развития. Первая фаза во многих случаях является преобладающей в общем процессе разрушения, и ей уделяется в дальнейшем основное внимание. [c.3] Вопросы статистических критериев усталостного разрушения более подробно рассмотрены в докладе автора и Е. Г. Буглова, представленном на Всесоюзный съезд по механике 1960 г. и опубликованном в журнале Вестник Машиностроения И, 1960. [c.3] Полагая процесс накопления повреждения непрерывным, можно выразить как некоторую функцию от п, с тем чтобы для п = О повреждение было равно нулю и для п = N повреждение было равно единице. Форма этой функции может предусматривать те или иные особенности нарастания повреждения с увеличением числа циклов действия переменных напряжений. [c.4] Более простая форма степенной функции повреждения предполагает одинаковую форму процесса накопления повреждения при разных уровнях напряжений. Повреждение при этом определяется как некоторая степень отношения числа накопленных циклов п к числу циклов N, необходимых для разрущения. [c.5] Фрейденталь [10], используя такое выражение для функции повреждения, вводит вместо п величину п — Л/о и вместо N величину N — Л о, где — порог чувствительности по циклам, т. е. такое число циклов, ниже которого накопление усталостного повреждения не может достигнуть разрушающего. [c.5] В этих выражениях а и 6 являются постоянными материала и определяются из опытных данных левой части кривой усталости. [c.5] В связи с изложенным ниже анализом экспериментальных данных по накоплению повреждения следует остановиться на вопросе о роли различных стадий процесса усталости при установлении соответствующих закономерностей. Наиболее существенные отличия в протекании накопления повреждения следует ожидать между стадией до образования трещины и стадией развития трещины. При усталостном разрушении гладких лабораторных образцов (диаметром 7—10 мм) относительная длительность стадии развития трещины, как показывают соответствующие наблюдения, составляет от общей длительности, необлодимой для разрушения, около 10%, причем эта величина мало зависит от уровня напряжений. [c.6] Поэтому результаты исследования усталости гладких образцов при меняющейся амплитуде напряжений следует в основном отнести к закономерностям накопления на первой стадии процесса усталости. [c.6] Материал Углов- ный знак В кг м.м. Ог в кг/мм э Л. 1 N. [c.8] Следует отметить, что указанное соответствие наблюдается в широком диапазоне долговечностей от больших до = 10 . Нарушение соответствия возникает при действии напряжений, значительно превышающих предел выносливости [когда 02 (1.3 — 1,5) и N 10 ]. В этой области повреждение развивается с самого начала действия переменных напряжений весьма интенсивно и упрочняющий эффект начальной стадии циклического деформирования проявляется слабо. Это видно, например, из данных испытаний малоуглеродистой стали [12] при однократном изменении амплитуды напряжений, представленных на фиг. 6, несмотря на то, что опыты проводились при увеличении амплитуды от меньших значений к большим, когда наблюдается эффект упрочнения. На начальных стадиях действия переменных напряжений этот эффект хорошо выражен, пока амплитуды напряжений незначительно превышают предел выносливости. [c.10] Возможно, например, построение семейства вторичных кривых усталости, выраженных в максимальных амплитудах напряжений процесса по параметру минимальных амплитуд, отнесенных к пределу усталости 00 при стационарной напряженности, как это предложено Д. Н. Решетовым [2 ]. Построение такого семейства для стали 45 при действии переменных контактных напряжений представлено на фиг. 7 в форме пространственной схемы. Эти испытания были проведены для случая равной вероятности нагружения напряжениями различной величины, т. е. когда кривая плотности распределения вырождается в горизонтальную прямую. Для контактных напряжений величина конечного повреждения значительно превышает единицу, если накопление рассматривать в линейном смысле [ 1 ]. [c.13] Прочность в машиностроении в большом числе случаев определяется сопротивлением усталостному разрушению, закономерности которого связаны с эффектом накопления повреждения, а поэтому зависят и от структуры действующих нагрузок. Эта особенность отмечалась, например, в работах [13], [15], [4], но не была систематически проанализирована с учетом вероятностного характера эксплуатационных нагрузок и прочности. [c.15] Оценка запаса прочности в статистическом плане предполагает наличие следующих данных а) о различной нагруженности в силу тех или иных эксплуатационных причин многих одинаковых деталей, иначе о вероятности определенной нагруженности единичной детали, и б) о рассеянии механических свойств, в данном случае долговечности рассчитываемой детали, определенной при массовых испытаниях одинаковых образцов и деталей по соответствующей программе, иначе о вероятности той или иной ее прочности. Вопрос о запасе решается сопоставлением двух указанных выше статистических распределений. [c.15] Вернуться к основной статье