ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ОГЛАВЛЕНИИ Практические примеры разрушения при переменных нагрузках Механизм появления и развития трещин усталости из "Сопротивление материалов " Определение пределов выносливости при несимметричных циклах требует значительно более сложного оборудования, чем при экспериментах с симметричным циклом напряжений. [c.542] Результаты опытов по определению пределов выносливости при разных циклах напряжений удобно представлять в виде диаграмм. Наиболее простой из таких диаграмм является диаграмма в координатах р и Рд (диаграмма Хея), изображенная на рис. 436. На этой диаграмме по оси абсцисс в некотором масштабе откладываются значения р , а по оси ординат в том же масштабе — значения р . [c.543] Таким образом, прямая Л Я определяет опасный предел напряжений при статических нагрузках, а кривая ABD — опасный предел напряжений при переменных нагрузках. Там, где прямая NH располагается выше кривой Л BD (от оси ординат до точки G — пересечения этих линий), опасный предел напряжений определяется по кривой AG там же, где прямая лежит ниже кривой ABD, опасный предел напряжений определяется по прямой NH. На рис. 436 и 439 линии опасных напряжений отмечены штриховкой. [c.545] В связи с тем, что опытами обычно устанавливаются значения р , Ps и р 1, а пределы выносливости при других значениях г нередко не определяются, за линию опасных напряжений из-за отсутствия опытных данных нередко приходится принимать прямую AD (рис. 436) или АН (рис. 439). К такому же спрямлению кривых опасных напряжений иногда прибегают для упрощения расчетов заметим, что таким путем создается некоторый дополнительный запас прочности. [c.545] Как уже было отмечено, величина предела выносливости р, зависит не только от материала, вида деформации и характера цикла напряжений, но и от конфигурации и состояния поверхности детали, ее размеров и проч. Из последних факторов, оказывающих влияние на величину рг, наибольшее значение имеет форма детали и состояние ее поверхности. Так как эти факторы являются немаловажными и при статических нагрузках, вопрос о них заслуживает подробного рассмотрения. [c.546] Местные напряжения даже при линейном общем напряженном состоянии обычно образуют систему, соответствующую более сложному напряженному состоянию. На рис. 440 показано, что помимо напряжений по сечениям, перпендикулярным к оси стержня, у отверстия возникают и добавочные меньшие нормальные напряжения по площадкам, перпендикулярным к первым (Oj). [c.547] Величина коэффициента концентрации зависит главным образом от степени резкости нарушения призматической формы стержня. Если переход от большего диаметра стержня к меньшему сделан резким, под прямым углом, то мы получаем наибольшее значение если же этот переход смягчен галтелью того или иного радиуса, то величина а значительно снижается и может оказаться даже равной единице (рис. 441, а и б). [c.547] На рис. 440 приведено несколько примеров концентрации напряжений вследствие наличия в растягиваемой или изгибаемой детали отверстий и выточек. [c.547] К числу экспериментальных методов относятся также исследования местных напряжений с помощью лаковых покрытий или сеток ) (из квадратов или окружностей малого диаметра), наносимых на поверхности образцов испытуемого материала и исследования на хрупких (гипсовых) люделях. [c.548] Однако наиболее надежным является способ получения к путем определения предела выносливости для образцов исследуелюго материала с. местными напряжениями и без них. Первые дают пониженную (за счет влияния местных напряжений) величину предела выносливости о г по сравнению со вторыми а , отношение a rja r и будет равно сск- В результате применения всех указанных методов оказалось, что величины коэффициентов концентрации напряжений, определенные разными метода ,hi для одного и того же типа фактора концентрации, оказываются различными. [c.548] Первые два способа — применение теории упругости или оптического метода — дают близкие друг к другу величины к это понятно, так как в обоих случаях результаты исследования относятся к изотропному упругому материалу между тем величины а , определенные при помощи испытаний на усталость, оказываются для некоторых х ортов материала хромоникелевая сталь, углеродистая сталь высокого сопротивления) близкими к полученным первыми двумя методами, а для некоторых (малоуглеродистая сталь) значительно пониженными. Оказалось, что коэффициент концентрации зависит не только от формы детали, но и от материала образца. Он тем ниже, чем материал пластичнее. Известное объяснение этому обстоятельству дано уже в 16 пластические свойства материала образуют своеобразный буфер, смягчающий в той или иной степени эффект местных напряжений. [c.549] Таким образом, можно рассматривать два коэффициента концентрации первый — теоретический —учитывает лишь влияние формы фактора концентрации и определяется главным образом при помощи первых двух из указанных выше методов второй же — действительный коэффициент концентрации а д.— определяемый опытами на усталость, учитывает влияние не только формы, но и материала детали. [c.549] Этот коэффициент зависит от характера материала для высококачественных, термически обработанных легированных сталей он доходит до единицы, а для малоуглеродистых сталей падает до 0,5. Крайне малочувствительным к местным напряжениям оказывается чугун для него величина q близка к нулю и дествительные коэффициенты а д близки к единице. Это объясняется тем, что предел выносливости чугуна весьма сильно зависит от наличия микроскопических включений графита, представляющих собой фактически очень острые трещины в массе основного металла влияние этих трещин, всегда имеющихся в чугуне, настолько велико, что почти совершенно сглаживает эффект других факторов концентрации напряжений. [c.549] Коэффициент чувствительности не является, однако, только характеристикой материала, он зависит от геометрической конфигурации детали и от ее абсолютных размеров с увеличением абсо-. лютных размеров детали q растет. [c.549] Для цветных металлов имеется значительно меньше данных о величине коэффициента чувствительности. Для электрона (сплав магния с алюминием, цинком, марганцем) в отливках этот коэффициент равен 0,15 в редких случаях он повышается до 0,25. Для электрона в тянутом или штампованном виде коэффициент чувствительности повышается и колеблется в пределах 0,35- 0,50. Для алюминиевых сплавов наблюдались несколько более низкие значения коэффициентов чувствительности. [c.551] Говоря о лгестных напряжениях, необходимо особенно подчеркнуть влияние всякого рода повреждений поверхности на величину предела выносливости. Опыты показали, что кованые детали с поверхностью, не подвергавшейся механической обработке, дают предел выносливости меньший, чем тот же материал после удаления поверхностного слоя и полировки разница достигает для малоуглеродистой стали 15-i-20/o, для высококачественных сталей даже 50%. [c.552] Подобного же рода явление наблюдается при работе пружин, изготовляемых из высокосортных легированных сталей, если поверхность этих пружин после термической обработки (закалка и отпуск) не подвергается уже механической обработке наличие подобной поверхности снижает предел выносливости в некоторых случаях вдвое. Даже простые царапины и риски снижают предел выносливости на Юч-20%. [c.553] Очень важным фактором, вызывающим значительную концентрацию напряжений, является плотная посадка с натягом одной детали на другую, Hanptiviep ступиц шкивов, дисков и колес на вал или ось. Многочисленные опыты показали, что в этом случае действительный коэффициент концентрации доходит до 1,8 2,0. Конструктивными мерами ( 191) можно понизить эту величину. [c.553] Вернуться к основной статье