ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Г л а в a III Методы оценки чувствительности к концентрации напряжений из "Методика усталостных испытаний " База испытаний — предварительно задаваемое число циклов нагружений, до которого испытывают образцы на усталость (N ). [c.108] Выбор базы испытаний зависит от того, какая задача ставится перед исследователем определение предела выносливости, ограниченного предела выносливости или сравнение отдельных вариантов, предназначенных для объектов с длительным сроком эксплуатации или с малым. [c.108] В случае сравнительных испытаний допускаются базы испытаний для определения пределов выносливости соответственно 5-10 и 20-10 циклов. [c.109] При увеличении диаметра образца число циклов для выявления предела выносливости значительно возрастает, достигая (для диаметров 50—150 и более мм) нескольких десятков или даже сотен миллионов циклов. В этом случае часто можно ограничиться определением сравнительной условной величины предела выносливости, база которого устанавливается по гарантированному сроку службы детали или конструкции, выраженному числом циклов. Например, средняя продолжительность жизни составляет для оси подвижного состава железных дорог 450-10 циклов для вала турбины 15-10 для железнодорожного моста 2-10 циклов. [c.109] В связи с практической невозможностью воспроизведения в некоторых случаях всего срока наработки деталей опытным путем назначают базу испытаний, достаточную для воспроизведения физического характера условий работы деталей. Пользуясь этим принципом. можно во многих случаях сократить базу испытаний. Однако при некоторых условиях, исходя из этого принципа, требуются весьма большие базы испытаний. Например, в ЦНИИ МПС при анализе стабильности поверхностно о наклепа испытания вели на базе в 0,5 млрд. циклов, а при оце[]ке восстановления осей под напрессованными деталями посредством металлизации — на базе в 1 млрд. циклов (комбинированные испытания на усталость при одновременном действии фреттинг—коррозии). [c.109] Усталостная долговечность--характеристика выносливости металлов, определяемая числом циклов напряжений (деформаций) до образования трещины задаваемой протяженности Nr или до окончательного разрушения N. [c.110] Явление пересечения кривых выносливости встречается весьма часто. Если проводить испытания на базе, меньшей, чем координата точки пересечения этих кривых, то можно выбрать лучший материал для конкретных условий испытаний. Однако для длительной работы он может оказаться иепригодны.м. Поэтому прежде чем выбрать базу для ускоренной оценки усталостной прочности по результатам испытаний на небольшой базе, следует убедиться в том, что кривые усталости не пересекаются, или же снизить уровень приложенных напряжений до уровня ниже точки пересечения левых ветвей кривых усталости. Для этого начинают испытания, по крайней мере, при двух уровнях напряжений с тем, чтобы можно было по наклону линий, относящихся к сравниваемым вариантам, судить о том, что испытания проводятся ниже точки возможного пересечения кривых (если отрезки линий расходятся шшзу, то сравнение вариантов при данном уровне имеет смысл, т. е. соотношение между долговечностью сравниваемых вариантов не изменится в случае увеличения базы испытания если сходятся — то уровни выбраны неудачно). Наблюдаются че. ыре качественно отличных типа взаимного расположения кривых усталости для двух сопоставляемых объектов в области многоцикловой и малоцикловой усталости (рис. 57) [163]. [c.110] С повышением уровня напряженности ослабевает корреляционная связь между усталостной долговечностью и огв, но усиливается влияние От. Поэтому при выборе материала с определенными механическими свойствами для ускорения процесса испытания нельзя идти по пути значнтельногр повышения уровня действующих напряжений. [c.111] С ростом напряжений уменьшается долговечность от начала испытаний до окончательного разрушения и изменяется соотношение между периодами и Мж- Чем выше напряжение, тем на более ранней стадии возникает -рещина, но и тем больше относительная живучесть, выраженная в процентах от общей долговечности [18] У вершины трещины, сформировавшейся при высоких напряжениях будет больше объем пластически деформированной зоны, а сама тре щина более притуплена. При увеличении уровня напряжений наблю дается снижение эффективного коэффициента концентрации напря жений Кд. Трещина, выращенная при повышенных напряжениях может вообще прекратить свое развитие при снижении напряжений хотя трещины, возникшие при этих напряжениях, развиваются и при водят к разрушению. [c.111] Исслеаования влияния одиночных и групповых концентраторов напряжений на усталостную прочность позволили установить, что значения не остаются постоянными и зависят от уровня напряжений, количества и расположения надрезов, а также от свойств материала [38]. [c.111] С повышением уровня действующих напряжений может изменяться место и характер разрушения. При испытании в лабораторных условиях должен быть получен излом, характерный для разрушения в эксплуатации. Между тем вид. излома, место разрушения и механизм развития зависят от уровня действующих напряжений (при высоких напряжениях разрушения осей происходят по галтели, тогда как при низких — в запрессованной части. При высоких напряжениях накладки в стыках ломаются в зазоре между рельсами, где действует наибольший изгибающий момент, тогда как при низких — по пятнам фактического контакта накладки с рельсом, где развивается фрет-тинг-коррозия и возникают патиры). [c.111] Одной из целей усталостных испытаний является выявление слабых мест и опасных зон в конструкции. Для выполнения этой задачи также весьма важно выбрать правильно базу испытания, так как в зависимости от цикловой базы и уровня нагруженности может изменяться место разрушения. При числе циклов до разрушения 4Х ХЮ разрушение сосудов происходило по образующей цилиндра, т. е. носило квазистатический характер. Увеличение предельной долговечности до 7-103 циклов (уменьшение уровня напряжений) привело к разрушению усталостного типа в заделке [163]. [c.111] Заключение относительно местонахождения опасных областей конструкции, сделанное по результатам отдельных ее испытаний, может быть ошибочным, если не соблюдены соответствующие условия моделирования в отношении цикловой базы, уровней нагружения и т. д. [c.111] С повыгпением уровня напряженности наблюдается переход от разрушения по зернам к разрушениям по их границам возрастает интенсивность обогащения наиболее напряженных зон образца стали водородом за счет его миграции из менее напряженных зон. [c.111] Испытания на усталость проводятся при многократном повторении циклов нагружения. Весь возможный диапазон частот нагружения делится на диапазон нормальных частот (от 5 до 300 Гц), малоцикловых частот (от 0,1 до 0,5 Гц) и высоких частот, в том числе звуковых (от 300 до 10000 Гц и выше). [c.112] В пределах от 10 и до 300 Гц частота циклов не регламентируется при следующих условиях а) если испытания проводят в обычных атмосферных условиях б) если температура образца при испытании не поднимается выше 50°С. [c.112] При испытаниях в условиях нормальной температуры и отсутствия коррозии с ростом частоты испытаний несколько возрастают величины пределов выносливости и число циклов до разрушения образцов. [c.112] Увеличение частоты с 30—50 до 1000 Гц в большинстве случаев приводит к повышению пределов выносливости на 10—20% при увеличении долговечности и пределов ограниченной выносливости в несколько раз. [c.112] Степень влияния частоты нагрУ кения на характеристики усталостной прочности зависит от материала, характера нагружения, уровня напряжений (отношение максимального напряжения цикла к пределу упругости), наличия концентрации напряжения, среды и температуры. Это связано с влиянием скорости нагружения и длительности действия максимальных напряжений, а также с влиянием температуры образца, повышающейся при увеличении частоты. [c.112] Изменение частоты в весьма широком диапазоне —от 500 до 30 000—60 000 цикл/мин — привело к небольшому (на 5—10%) повышению предела выносливости стали, чугуна различных марок и цветных металлов. Аналогичные данные получены на алюминиевых сплавах (частота изменялась от 350 до 8 000 цикл/мин). [c.113] Вернуться к основной статье