Масштабного фактора влияние на усталост

Масштабного фактора влияние на усталость 201 [c.616]

VI — эффективные коэффициенты концентрации напряжений (отношение предела усталости, полученного в результате испытаний гладких образцов, к пределу усталости, полученного на образцах с концентратором напряжений) соответственно при изгибе и при кручении [1, 10, 31, 33] — коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения — масштабный фактор (отношение предела усталости образцов и деталей реальных размеров к пределу усталости, полученному при испытаниях стандартных образцов малых диаметров) [1, 31] Кр — коэффициент влияния шероховатости поверхности [10, 31] Ку — коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов и осей с поверхностным упрочнением (закалка ТВЧ — цементация, азотирование и т. п.) [2, 7] и — коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений соответственно при изгибе и кручении (см. табл. 16.2). [c.418]

Как уже отмечалось, одной из причин проявления масштабного фактора многие авторы считают неоднородность полей напряжений. В связи с этим интересны опыты по исследованию масштабного фактора в условиях усталости [458, 596]. При испытании образцов в условиях однородного напряженного состояния изменение рабочей площади образца более чем в 150 раз не оказывает влияния на характеристики усталости. Это свидетельствует [c.202]

Влияние размеров детали. Размеры детали существенно влияют на предел выносливости детали. Для учета снижения сопротивления усталости при увеличении размеров вводится коэффициент влияния размеров сечения Ез. Это масштабный фактор, он представляет собой отношение предела выносливости детали размером й к пределу выносливости лабораторного образца размером й, .J [c.155]

Приведены сведения о коррозии и коррозионно-усталостном разрушении металлов. Дан анализ современных методов и средств изучения коррозионной усталости. Рассмотрено влияние на коррозионную выносливость металлов структуры сплавов, агрессивности среды, масштабного фактора, частоты приложения механической. нагрузки и др. Приведены закономерности коррозионно-усталостного разрушения сталей, подвергнутых упрочняющим поверхностным обработкам. Изложены вопросы электрической защиты металлов от коррозионно-усталостного разрушения. [c.62]

Стендовые испытания узлов и механизмов машин. При оценке надежности узлов и механизмов машин, теряющих свою работоспособность из-за износа, усталости, коррозии и других причин, не удается, как правило, ограничиться испытанием стойкости материалов, из которых они выполнены. Конструктивные особенности деталей и механизмов, взаимовлияние отдельных элементов, масштабный эффект и другие факторы оказывают существенное влияние на показатели надежности изделия. Поэтому испытание стойкости материалов — это первый этап оценки надежности изделия, это исходные данные для прогнозирования и выбора лучшего варианта. Для подтверждения прогноза и уточнения или определения показателей надежности требуется проведение стендовых испытаний, которые при правильно построенной методике позволяют получить данные, близкие к эксплуатационным, и учесть конструктивные особенности изделия. Однако их трудоемкость значительно выше, чем испытание стойкости материалов на образцах, а результаты могут быть применимы лишь к данной конструкции. [c.492]

Масштабный фактор. Пределы усталости лабораторных образцов малого диаметра могут значительно отличаться от пределов усталости крупных деталей из-за проявления так называемого масштабного фактора [ 105]. Влияние его на усталость образца титанового сплава ПТ-ЗВ диаметром от 12 до 180 мм изучал И. В. Кудрявцев и др. [ 106]. [c.144]

Одна из целей испытаний на усталость — установление влияния размеров образцов или масштабного фактора. Отделить влияние металлургических причин (ограниченная прокаливаемость металла крупных заготовок, вызывающая неоднородность структуры по сечению, загрязненность включениями центральной зоны слитка и т. д.) от собственно масштабного фактора довольно трудно. [c.27]

При испытаниях на циклическое кручение, а также изгиб и растяжение-сжатие при получении разрушающего напряжения Ор> 500 МН/м2 (50 кгс/мм ) уже нельзя пользоваться номограммой, представленной на рис. 43. В этом случае ордината горизонтального участка или предел выносливости соответствующих условных кривых усталости б (о ), абсцисса точки перегиба ветвей кривых усталости (Л о) и характеристика наклона левой ветви условной кривой усталости (/Сб) определяются по результатам испытаний аналогичных образцов или деталей машин с учетом влияния на указанные характеристики конструктивных и технологических факторов и масштабного эффекта. [c.83]

В. П. Когаев использовал теорию наиболее слабого звена Вей-булла для описания закономерностей влияния концентрации напряжений и масштабного фактора на сопротивление усталости и рассеяние характеристик выносливости. Показано, что функции распределения долговечности и предельных напряжений для образцов разных размеров при переменном изгибе совпадают в случае постоянного отношения диаметра образца к максимальному относительному градиенту напряжений. [c.125]

Масштабный фактор. Этот фактор (снижение усталостной прочности для геометрически подобных деталей большего размера) в коррозионных средах претерпевает так называемую инверсию, т. е. детали большего размера имеют коррозионно-усталостную прочность выше, чем детали меньшего размера. Однако в зависимости от характера коррозионных процессов, определяемых как свойствами материала изделия, коррозионной средой, так и условиями эксплуатации, инверсия масштабного фактора может не наблюдаться, а отрицательное влияние масштабного фактора даже усиливается. Это происходит, в частности, при протекании щелевой коррозии в трещине усталости [11, 38]. Зависимость масштабного фактора от характера коррозии и агрессивности среды приведена на рис. 30. [c.82]

Сопоставление сопротивления усталости монолитной и многослойной стали. Сравнительная оценка сопротивления усталости монолитной и многослойной стали должна, но-видимому, рассматриваться с позиций проявления влияния масштабного фактора, вызывающего снижение пределов выносливости образцов или элементов конструкций по мере роста их размеров [21. Исследования [2—5], выполненные на гладких цилиндрических образцах, свидетельствуют о том, что масштабный фактор наиболее сильно проявляется при изгибе и кручении. По мере увеличения диаметра образца от 7,5 до 200 мм снижение пределов выносливости [2—5] может достигать 30—50 %. В меньшей степени роль масштабного фактора проявляется при осевом нагружении [2], однако, и в этом случае его влияние может быть существенным. Предположим, что сопротивление усталости тонколистового металла в многослойных конструкциях окажется повышенным в сравнении с монолитным. С целью проверки этого предположения выполнены сравнительные усталостные испытания многослойных и однотипных монолитных образцов (рис. 1), изготовленных из малоуглеродистой стали марки Ст. Зсп. Химический состав и механические свойства исследованной стали удовлетворяли требованиям ГОСТа 380-71. [c.257]

При испытаниях на усталость очень важное значение имеет так называемый масштабный фактор. Испытания гладких геометрически подобных образцов на знакопеременный изгиб показывают, что при увеличении диаметра образца предел выносливости уменьшается. Так, например, увеличение диаметра образца от 7,6 до 149,2 мм снижает предел выносливости в 2 раза. Это явление относится также к образцам с надрезом, к образцам, находящимся в коррозионных средах, и т. п. Следует отметить, что дальнейший рост размеров образца уже не оказывает существенного влияния на предел усталости. [c.442]

В книге даны материалы по эксплуатационной нагруженности и усталостным повреждениям лопастей гидротурбин усталостной прочности сталей и сварных соединений влиянию на характеристики усталости масштабного фактора, асимметрии и двухчастотного нагружения, коррозионной среды определению запасов усталостной прочности рабочих колес и спиральных камер гидротурбин. [c.6]

Сравнение влияния масштабного фактора на сопротивление усталости, выявленное на круглых образцах при круговом изгибе и плоских при плоском изгибе, также указывает [c.22]

На рис. 6.4 показаны результаты исследования сопротивления усталости соединений с болтами разных диаметров, выполненного А. И. Якушевым [22]. Значительное снижение a n можно объяснить влиянием масштабного фактора и увеличением отношения d/P. [c.183]

Масштабный фактор. Пределы усталости, полученные на лабораторных образцах малого диаметра, могут значительно отличаться от пределов усталости крупных натурных деталей из-за проявления так называемого масштабного фактора [97]. Влияние масштабного фактора на усталость титанового сплава ПТ-ЗВ в широком диапазоне диаметров от 12 до 180 мм изучалось И. В. Кудрявцевым и др. Материалом для исследования служили поковки диаметром 290 мм и длиной 1100—1700 мм. Из поковок длиной 1700 мм изготавливали образцы с диаметром рабочей части 180 мм. Из коротких поковок по всему сечению вырезали образцы с диаметром рабочей части 12, 20 и 40 мм, которые испытывались по 6—8 шТ. в серии на машинах ЦНИИТмаш У-12, У-20 и У-40, сим- [c.140]

Использование полученного уравнения кривой усталости дало возможность построить распределение предела усталости на базе 10 циклов для образцов диаметром 10, 20 и 32 мм и при меньшем количестве образцов в серии (рис. 68). Анализ полученных результатов показывает, что для образцов разных диаметров, испытанных как на воздухе, так и в коррозионной среде, пределы усталости, соответствующие малой вероятности разрушения (р = 2%), отличаются не существенно, т. е. нижняя граница рассеивания пределов выносливости сплава практически постоянна. С увеличением вероятности разрушения влияние масштабного фактора на усталостную прочность увеличивается, наблюдается обычный ход масштабных кривых — затухание масштабного эффекта с ростом диаметра образцов (см. рис. 67). В этом можно видеть статистическую природу масштабного эффекта [97]. Характерным для титана является отсутствие инверсии масштабного эффекта в коррозионной среде, что очень важно для возможности прогнозирования масштабного. эффекта не только на воздухе, но и в коррозионной среде по результатам большой выборки испытания малых образцов и определения нижнего предела распределения выносливости. Этот предел и будет устойчивым для данного металла независимо от размера изделия. [c.141]

В книге описано современное состояние вопроса о сопротивлении усталости сварных конструкций в машиностроении. Освещены особенности усталостных разрушений сварных конструкций в связи с масштабным фактором, остаточной напряженностью, способом сварки, характером нагружения и конструктивными формами. Приведен экспериментальный материал по усталости стыковых, нахлесточных, тавровых, штуцерных, трубных соединений, несущих элемеитов балочного и рамного типов, а также по влиянию наплавок из аустенитных сталей и цветных металлов на сопротивление усталости крупных стальных валов. Значительная часть книги отображает результаты экспериментальных работ, выполненных под руководством авторов или при их участии. [c.2]

Исследования влияния на сопротивление усталости концентраций напряжений, масштабного фактора, качества поверхности, асимметрии цикла, вида напряженного состояния и других факторов позволили предложить формулы для расчета коэффициентов запаса прочности при переменных нагрузках 153], которые вошли в практику расчета деталей во всех отраслях машиностроения и до настоящего времени используются в нормативных расчетах, основанных на детерминистических представлениях [43, 52]. [c.5]

Существенное влияние на сопротивление усталости оказывает также масштабный фактор, под которым понимают влияние абсолютных размеров поперечного сечения (диаметра вала, высоты и ширины пластины и т. п.). [c.55]

Статистическая теория подобия усталостного разрушения в изложенной далее форме дает описание влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, формы поперечного сечения и вида нагружения на характеристики сопротивления усталости, определяемые по условию появления первой макроскопической трещины усталости. Характеристики прочности на стадии развития усталостной трещины и окончательного разрушения описываются методами механики разрушения (см. разд. 2). [c.59]

Рассмотрим теперь экспериментальные данные, характеризующие влияние концентрации напряжений и масштабного фактора на сопротивление усталости, полученные путем испытания большого числа образцов, достаточного для оценки рассеяния пределов выносливости. Одновременно будет проиллюстрирована и методика определения параметров уравнения подобия в форме (3.47) или (3.56). [c.100]

Таким образом, с ростом размеров происходит ослабление суммарного влияния двух указанных факторов на сопротивление усталости, т. е. как бы инверсия масштабного фактора [21, 69]. [c.114]

Взаимодействие факторов ЗТП и ЗТО объясняет различный характер влияния масштабного фактора толщины образцов на пороги усталости нержавеющих сталей и сталей с ограниченным легированием (рис. 19.20). В последнее время уделяется значительное внимание изучению кинетики роста коротких трещин (<0,1-=-0,2 мм). Особый интерес вызывает обнаруженное явление резкого снижения припороговой трещиностойкости коротких трещин (рис. 19.21), что объясняется отсутствием у последних проявлений ЗТ. [c.342]

Когаев В. П. Влияние концентра ции напряжений и, масштабного фактора на сопротивление усталости в статистическом аспекте. — В кн. Вопросы механической усталости. М., Машиностроение . 1964, с. 67-100. [c.312]

Абсолютные размеры образца также влияют на усталостные характеристики в отличие от статических характеристик металлов, для которых влияние так называемого масштабного фактора, по существу, отсутствует. При этом увеличение размеров образцов приводит к снижению предела усталости. [c.308]

Таким образом, мащина ТУРБО-8 позволяет проводить высокочастотные испытания на усталость конструкционных материалов и получать достоверные результаты по влиянию концентраторов, масштабного фактора, способа отбора образцов и других параметров на Сопротивление разрушению при циклических нагрузках. [c.283]

Более точный метод учета одновременного влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, формы поперечного сечения и вида нагружения на сопротивление усталости вытекает из статистической теории подобия усталостного разрушения, изложенной ниже. [c.145]

Влияние масштабного фактора на коррозионно-усталостную прочность металлов.— В кн. Циклическая прочность металлов. Материалы Второго совещания по усталости металлов, 24—27 мая 1960, Отв. ред. И. А. Одинг. М., Изд-во АН СССР, 1962, с. 187—198. [c.206]

ВИДЫ оружия анализируют лишь номинально, причем особое значение придают использованию опытных коэффициентов безопасности, а также проведению испытаний прототипа на выносливость. При проектировании других видов оружия проводят детальный расчет на основе теоретических и экспериментальных данных, чтобы получить совершенную конструкцию прототипа для испытания ее на выносливость. Руководяш,ие материалы по усталостной прочности отражают обилий уровень знаний в области усталостного разрушения. В настоящее время еш е остаются вопросы теоретические и феноменологические, для решения которых недостаточно знаний, например, о влиянии на усталость материала таких факторов, как поле напряжений, остаточные напряжения, масштабный фактор, обработка и состояние поверхности, а также качество материала. Последний обзор теоретических положений и методов, относяш ихся к накапливаемому повреждению (Хардат, [c.319]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Величина X = lg -т- 1) в уравнении (2) рассматривается как случайная, имеющая среднее значение, равное (—lg 0), и среднее квадратическое отклонение 8 Пр — квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности разрушения Р %). В работах [3—6 и др.] приведены многочисленные экспериментальные данные, подтверждающие применимость уравнения подобия (2) для количественного описания влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, формы сечения и вида нагружения на сопротивление усталости образцов и деталей из различных сталей, чугу-пов, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Если испытания на усталость проводятся по обычной методике при количестве образцов 8—10 на всю кривую усталости, то отклонение б экспериментальных значений сг 1 от расчетных не превышает 8 % с вероятностью 95 %. При использовании статистических методов экспериментальной оценки пределов выносливости (метода лестницы , пробит -метода или построение полной Р — а — Х-диаграммы при количестве испытуемых образцов от 30 до 100 и более) аналогичное отклонение б не превышает 4 % с вероятностью 95 %. [c.310]

Исследования коррозионной усталости металлов проводят с использованием образцов различных геометрических форм, а во многих случаях— моделей или реальных деталей или узлов машин и i аппаратов. Для получения сравнительной оценки влйяния структуры, химического состава металла, агрессивности среды,окружающей температуры, параметров циклического нагружения и других факторов используют обычно образцы диаметром или толщиной 5—12 мм. Влияние масштабного и геометрического факторов изучают на нестандартных образцах диам- тром или толщиной поперечного сечения от 0,1 до 200 мм и более — гладких цилиндрических, призматических, плоских с различным отношением сечения к длине рабочей части, а также с концентраторами напряжений в виде выточек, отверстий, уступов и пр. Оценку влияния прессовых, шпоночных, резьбовых, сварных, клеевых и тому подобных соединений металлов на их сопротивление усталости проводят на моделях таких соединений уменьшенных размеров, реже — на натурных соединениях (элементы судовых ва-лопроводов, бурильной колонны, сосудов высокого давления, лопатки турбин, колеса насосов и вентиляторов, стальные канаты, цепи, глубиннонасосные штанги и др.). [c.22]

С целью получения более достоверных экспериментальных данных о влиянии масштабного фактора на сопротивление усталости металлов, необходимых для расчета крупногабаритных деталей, нами разработана уникальная установка УФМИ-200 [82], предназначенная для испытания образцов диаметром до 200—300 мм и общей длиной до 3000 мм (рис. 10). Она работает при мягком виде нагружения, т.е. при постоянной нагрузке. [c.27]

Зависимость масштабного фактора от длины образца обнаружена при испытании образцов диаметром 4 мм из отожженной стали 40Х при пульсирующем осевом растяжении и воздействии коррозионной среды (Карпенко Г.В. и др. [182, с. 505—508]). Так с увеличением длины образца с 20 до 72 мм и уменьшением прикладываемого напряжения долговечность снижается на 4—8 млн. цикл. На основании этих результатов можно сделать заключение о справедливости статистической теории для объяснения коррозионной усталости металлов при равномерном распределении напряжений по сечению образца, т.е. при отсутствии градиента напряжений. С увеличением диаметра образцов до 10 мм изменение их длины в интервале 90— 150 мм уже не оказывает существенного влияния на йыносливость стали 40Х в аналогичных условиях. Это обстоятельство не противоречит статистической теории, а только подтверждает ее вь(вод о затухающем влиянии фактора неоднородности металла. [c.134]

Заметим, что влияние масштабного фактора на стадии диссеминированных повреждений коррозионной усталости следует учитывать не через объем или площадь сечения, а через площадь поверхности конструкции, омываемой агрессивной средой. В стадии развития магистральной трещины эффект размеров (и формы) детали учитывается косвенно при определении коэффициента интенсивности напряжений. При этом стадия развития трещины от некоторого начального до критического размера может оказаться при больших размерах деталей более продолжительной, чем при меньших размерах деталей. [c.172]

При циклических испытани.чх на усталость определяют следующие характеристики предел выносливости, усталостную долговечность, чувствительность к концентрации напряжений, влиянию среды, температуры, частоты, асимметрии цикла и величины среднего напряжения цикла, к перегрузкам, масштабному фактору. Кроме того, оценивают степень повреж-денности металла при воздействии циклических нагрузок, скорость роста трещин, длительность инкубационного периода до появления трещины и длительность периода живучести. [c.226]

Были найдены значения р в зависимости от предела прочности стали. Формулы типа (3.9) приводят к ошибкам до 20% в определении Ка, не позволяют описать зависимость Ка от абсолютных размеров поперечного сечения и не отражают статистических закономерностей совместного влияния концентрации напряжений и масштабного фактора на сопротивление усталости. Поэтому формулы типа (3.8), (3.9) могут использоваться лишь для весьма приближенных предварительных оценд . [c.55]

На сопротивление усталости сварного соединения кроме масштабного фактора, концентрации напряжений и состояния поверхности влияют также механические свойства металла шва, юколошовной зоны и основного металла, распределение остаточных напряжений, дефекты сварки (непровары, неметалллические включения, сварочные трещины и т. д.). Эти факторы, в свою очередь, зависят от материала электродов и обмазки, от оборудования и режимов сварки, от квалификации сварщика, от методов контроля готовых сварных соединений и выбраковки дефектных и т. д. Влияние этих факторов на Уа д может быть оценено по результатам усталостных испытаний сварных соеди-гнений. [c.88]

При исследовании влияния масштабного фактора-на сопротивление усталости гладких образцов в условиях коррозии в работе [87 ] было получено снижение пределов коррозионной выносливости на 15—20% при увеличении диаметра образцов с 12 до 60 мм. Однако в работах [21, 31] было получено увеличение предела выносливости в условиях коррозии на 26% при увеличении диаметра образцов с 16 до 40 мм. В других работах получалось как снижение, так и повышение пределов коррозионной выносливости образцов с увеличением размеров. Так, в работе Г. 3. Зайцева и др. [12] для стали 0Х12НДЛ получено более резкое проявление масштабного фактора в условиях коррозии, чем на воз-6 кгс1мм Духе, в то время как для стали [c.123]

Коэффициенты, входящие в выражение для К, учитывают влияние на сопротивление усталости следующих факторов концентрацию напряжений (Да, масштабный фактор или влияние абсолютных размеров поперечного сечения (Kda, KdxY, качество обработки поверхности Кро, Kfx) эксплуатационные факторы (температуру, коррозию, частоту нагружения, облучение и др.) [c.142]

Рис. 165. Влияние масштабного фактора и надреза на изменение предела усталости сплава АЛ27-1 при испытании на изгиб

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...