Испытания циклическую прочность (усталостные)

Л1.2.20. Испытания на циклическую прочность (усталостные испытания) [c.124]

Большое количество факторов, влияющих на усталостную прочность (употребляется также термин циклическая прочность), предопределило создание многочисленных (Методов усталостных испытаний. [c.7]

Расчет на усталость по строительным нормам и правилам [1] ограничен снизу базовой долговечностью Л а = 5 х 10 циклов. Для проведения поверочного расчета при меньшем числе циклов нагружения, необходимость которого вытекает из рассмотрения условий эксплуатации конструкций ( 1), можно воспользоваться закономерностями разрушения сварных соединений в области малоцикловой усталости (см. 4). Кривая циклической прочности сварного соединения в диапазоне от однократного нагружения до числа циклов Л а может быть схематически представлена в двойных логарифмических координатах в соответствии со схемой, приведенной на рис. 9.20. Ограниченный предел выносливости Ств при Уб выбран правой точкой для построения кривой малоцикловой усталости в связи с тем, что основные данные, полученные при усталостных испытаниях, относятся к долговечностям 5-10 — [c.187]

Аттестационные данные должны обеспечивать возможность расчета конструкций из соответствующего материала на циклическую прочность. Применительно к условиям эксплуатации, исключающим ползучесть, должны быть представлены гарантированные (для регламентированных техническими условиями характеристик прочности и пластичности металла и сварных соединений и ресурса эксплуатации) кривые усталости по образованию макротрещин в диапазоне предельных температур от 20° С до наибольшей рабочей, допускаемой для материала, в интервале от 10 до 10 циклов. Кривые усталости определяют при постоянной температуре через интервалы 50—100° С в зависимости от интенсивности изменения сопротивления усталостному разрушению по мере увеличения температуры испытаний. Кривые для промежуточных температур могут быть получены интерполяцией амплитуд деформаций (напряжений) для заданных чисел циклов по температуре. [c.243]

В работе [86] была исследована циклическая прочность двух типов сварных листовых соединений аргонодуговая сварка встык с присадкой и контактная шовная сварка встык с двусторонними накладками. Испытание образцов велось плоским симметричным изгибом. Разрушение образцов происходило по месту сплавления металла шва с основным металлом, т. е. по месту конструктивного концентратора напряжений. Для того чтобы оценить раздельно роль внешних концентраторов и роль самой сварки ( внутренний концентратор) на усталостную прочность сварных соединений титана, были определены пределы выносливости образцов без усиления и накладок, которые перед циклическим нагружением срезались. В этих испытаниях определено снижение циклической прочности только в результате действия структурных или внутренних концентраторов. Как видно из рис. 69, на котором представлены основные результаты работы, предел выносливости таких образцов оказался еш,е более низким, чем у образцов с усилением эффективный коэффициент внутренней концентрации для аргонодуговой и контактной сварки оказался соответственно 1,74 и 3,25. Все образцы этих серий разрушались по шву. Сопоставление усталостной прочности сварных соединений титана с подобными соединениями других металлов (стали, алюминиевые сплавы) показало, что они имеют близкие значения отношений предела усталости сварного соединения и основного металла. Эксперименты показали, что пределы усталости стыковых соединений титановых листов при изгибе, выполненных ручной аргонодуговой сваркой и контактной сваркой, составляют соответственно 77 и 65% от усталостной прочности основного металла причем снижение предела выносливости идет в основном за счет внутренних структурных дефектов сварного шва. [c.150]

Эффективным средством повышения циклической прочности узлов с туго посаженными деталями является поверхностное упрочнение подступичных частей, в частности обкаткой роликами. Широкие исследования по усталостной прочности образцов различного размера диаметром 12—180 мм с прессовыми посадками из сплава ПТ-ЗВ при испытании на воздухе проводились в уже упомянутой работе. [c.154]

На долговечность жестких полимерных материалов влияет характер приложения нагрузки. Анализируя имеющиеся в литературе экспериментальные результаты по усталостным испытаниям и разрушению жестких полимерных материалов при циклических нагрузках на воздухе, можно отметить следующее. Долговечность при циклическом нагружении (усталостная прочность) обычно меньше, чем при статическом. При знакопеременных нагрузках долговечность меньше, чем при одностороннем циклическом нагружении. С увеличением частоты циклов долговечность уменьшается. Эти экспериментальные результаты объясняют в основном релаксационными процессами [1—3, 4], местным разогревом [2, 3, 5], остаточными микронапряжениями, создающимися в микрообъеме разрушения при каждом цикле нагружения [6]. [c.176]

С расширением использования полимерных материалов в качестве конструкционных испытания их на усталостную прочность приобретают все большее значение, поскольку максимальное значение циклической нагрузки, которую выдерживает материал, всегда меньше разрушающего напряжения, определенного по кривой напряжение—деформация. Поэтому очевидно, что традиционные измерения деформационно-прочностных свойств не дают представления о продолжительности работы материала и изделий при циклических нагрузках или повторяющихся деформациях. Испытания на усталостную прочность особенно важны для конструкционных пластмасс или композиционных материалов, работающих в нагруженных конструкциях при перемещенных напряжениях. [c.204]

Анализируя стадийность процесса РУТ в ОЦК металлах и сплавах, при температурах, ниже можно отметить, что в этих условиях сохраняются те же самые стадии РУТ, что и при температурах испытания выше. Однако с понижением температуры испытания все больше сокращаются стадии стабильного и ускоренного РУТ. Так, в образцах Железа, испытанных на усталость при 77 К, стадия стабильного роста трещины, характеризуемая наличием бороздок, занимает по протяженности всего несколько кристаллических зерен. В более тугоплавких ОЦК металлах таких, как молибден, усталостное разрушение ниже связано со смешанным квазихрупким межзеренным разрушением и внутризеренным сколом. Легирование и микролегирование ОЦК металлов и сплавов является эффективным методом повышения критической температуры хрупкости и в условиях циклического деформирования. Создание предварительной дислокационной ячеистой субструктуры также способствует снижению критической температуры хрупкости в условиях циклического деформирования и повышению циклической прочности. [c.140]

Оценивая влияние ЭХО на циклическую прочность при гармонических нагрузках, необходимо отметить свойственное методу пониженное рассеяние результатов испытаний [116, 136]. Поскольку при расчетах обычно ориентируются на минимальные значения долговечности, эта особенность должна рассматриваться как одно из преимуществ метода. О степени уменьшения рассеяния результатов усталостных испытаний после ЭХО по сравнению со шлифованием можно судить по табл. 2. [c.74]

В работе [И] установлены количественные показатели влияния формы перехода от нарезанной части к гладкому стержню болта на прочность резьбовых соединений. На рис. 1.11 показаны кривые усталости испытанных резьбовых соединений. При циклических нагрузках усталостная прочность выше у болтов с формой перехода к резьбе в виде широкой проточки. Как видно из таблицы [c.55]

Применение для болтов и шпилек легированных сталей, термически обработанных (НКС>32—36), для повышения циклической прочности резьбовых сопряжений нецелесообразно. В этом случае снижаются пластические свойства сталей. Это увеличивает их чувствительность к перекосам, дефектам поверхности и к концентрации напряжений, что приводит к преждевременной усталостной поломке до 50% болтов или шпилек из партии, хотя предел усталости, определенный по результатам испытания всей партии болтов и шпилек, повышается. [c.427]

Испытания на усталость. Разрушение металлов под действием многократных нагрузок, изменяющихся по величине и знаку при напряжениях, меньших предела прочности на растяжение, называют усталостным. Способность металлов выдерживать большое число циклов (совокупность изменении напряжений за один период) называют выносливостью (Ода), или циклической прочностью. [c.115]

Для установления влияния режимов термической обработки, а также процентного содержания фосфора в слое покрытия на усталостную прочность стали П-1, были проведены испытания на ///////////. циклическую прочность при нор- [c.80]

Использование положительного влияния сжимающих напряжений привело в настоящее время к созданию эффективных механических и химико-термических методов повышения циклической прочности металлов. Микротрещины, появляющиеся на многих участках рабочих поверхностей почти с самого начала испытаний, иногда заканчивают свое развитие путем небольшого перераспределения местных напряжений, без нарушения равновесия силовых связей с окружающими объемами материала. Однако некоторые из них, попадая в соответствующие условия в результате их расположения, ориентации и соседства с другими перенапряженными микрообъемами, начинают развиваться, сливаются вместе и вызывают значительные нарушения сплошности материала, переходящие в усталостное выкрашивание. [c.277]

На рис. 52 приведены результаты усталостных испытаний всех серий образцов. Построение кривых производилось использованием энергетических критериев усталости 41]. Расчетное значение (число циклов, по достижении которого при напряжении, равном пределу усталости, начинают возникать субмикроскопические трещины) в нашем случае равно 2-105 циклов, а йа (постоянная величина)—6 кГ мм . На рис. 52 видно, что циклическая прочность (долговечность и предел усталости) отожженных образцов значительно меньше, чем в случае деформационно состаренных образцов (серии 2 и 3). Однако циклическая прочность [c.82]

По-новому встали вопросы выносливости авиационных конструкций начале 40-х годов. Интенсивное использование во время Великой Отечественной войны авиационной техники сделало необходимым решение задачи об обеспечении прочностного (усталостного) ресурса планера самолета. На некоторых самолетах, обладавших достаточной статической и вибрационной прочностью, были случаи усталостного разрушения элементов. Так, в 1941 г. на одном из легких самолетов наблюдались систематические поломки штыря, крепящего ногу шасси к лонжерону крыла. Анализ прочности штыря показал достаточный запас его статической прочности. Натурный эксперимент, в котором непосредственно измерялись усилия, действующие на самолет при взлете и посадке, показал, что нагрузки, как правило, составляли не более 50% максимальных эксплуатационных нагрузок, принятых в расчете. Однако такая нагрузка за каждый взлет-посадку нерегулярно повторялась несколько раз. Поставленные в лаборатории испытания на прочность при воздействии измеренных нерегулярных повторных статических нагрузок привели при ограниченном числе повторений к разрушению штыря. Так были получены первые результаты, показавшие значение нерегулярной циклической нагрузки для выносливости авиационной конструкции. [c.303]

Исключительная стойкость титана во многих природных и промышленных агрессивных средах делает его ценным материалом, но чувствительность к концентрациям напряжений иногда резко снижает эффективность его применения, хотя правильное использование поверхностной пластической деформации в местах концентраций может свести к минимуму это отрицательное свойство. Следует отметить также сравнительно небольшой опыт эксплуатации титановых сплавов, что требует статистического подхода к анализу результатов испытаний усталостной прочности, выносливости и надежности при циклическом нагружении. [c.137]

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]

Б00°С снижает усталостную прочность на 20—25 %. Это снижение находится на уровне и даже несколькр меньше, чем снижение статической прочности под влиянием соответствующего повышения температуры. Интересно то, что предел выносливости надрезанных образцов значительно меньше зависит от температуры испытания, чем предел выносливости гладких образцов. Изменение усталостной прочности более значительно при отрицательных температурах, чем в диапазоне 20-450°С. Многие исследователи связывают уровень циклической прочности титановых сплавов при повышенных температурах (выше 300°С) непосредственно с длительной прочностью, отождествляя влияние длительности действия статической и циклической нагрузок. Циклическое нагружение в различных температурных областях вызывает различный характер разрушения, особенно в начальной стадии. В диапазоне —196 —+ 200°С разрушение начинается и распространяется преимущественно по двойникам, в области 200—400°С наблюдается обычное для высоких температур разрушение по телу зерен, при более высоких температурах разрушение происходит главным образом по границам зерен. [c.164]

Во всех металлических материалах при циклическом нагружеНИи даже с напряжениями, гораздо меньшими, чем временное сопротивление, образуются трещины. Этот процесс называется усталостью материала. Между амплитудой напряжения в цикле и числом циклов нагрузок, вызывающих разрушение, имеется зависимость, описываемая усталостной кривой —так называемой кривой Вёлера. На рис. 2.19 показана такая кривая для углеродистой стали с пределом циклической прочности при нагружении на знакопеременный изгиб с напряжением 210 МПа. При амплитуде, равной пределу циклической прочности, кривая Вёлера идет горизонтально, т. е. меньшие амплитуды уже не могут вызвать разрушения при любом большом числе циклов нагружения. При коррозионном воздействии предела циклической прочности нет. Кривая амплитуда — число циклов до разрушения при стационарном потенциале круто опускается вниз. Пассивация анодной защитой с повышением потенциала до = = +0,85 В приводит лишь к незначительному повышению числа циклов нагружений до разрушения. Напротив, катодная защита дает заметный эффект. При t/jj =—0,95 В достигаются такие же значения числа циклов, как и при испытании на воздухе [70]. [c.74]

Результаты усталостных испытаний показали снижение циклической прочности биметалла, прошедшего термоциклирование (рис. 3). В сравнении с исходным биметаллом Ст. 3+07Х25Н12Г2Т длительная выносливость биметалла после термоциклирования снизилась на 35—37%, после изотермической выдержки, равной принятой при термоциклировании,— на 26—28%. Место зарождения усталостной трещины, как правило, отмечалось в развитой диффузионной зоне. [c.85]

По данным проф. С. В. Серенсена, предел выносливости углеродистой стали при наклепе растяжением повышается на 35%, а при обкатке роликом — на 25%. Аналогичный эффект упрочнения наблюдается и у титановых сплавов. Жаропрочные же сплавы не могут подвергаться сквозному наклепу растяжением, выносливость их при этом снижается, так как в некоторых зернах образуются микротре-Ш.ИНЫ. Поверхностный же наклеп дает повышение предела быносли-вости. Предел выносливости гладких образцов одного из самых жаропрочных сплавов марки ХН55ВМТФКЮ после точения 30 кгс/мм при наличии V-образного надреза, по форме соответствующего пазу замка лопатки, предел выносливости снижается до 18 кгс/мм после упрочнения образца с надрезом его выносливость увеличивается до 41 кгс/мм , у образцов без надреза она также возрастает более чем в 2 раза. На части образцов из сплава ЭИ929 фрезеровали паз по форме первого паза турбинной лопатки [88]. Часть образцов упрочняли обкаткой роликом при 450 кгс в четыре прохода. Усталостные испытания проводили при 750° С. Изменения в микроструктуре фиксировались на оптическом микроскопе методом декорирования дислокаций. Упрочнение накаткой увеличило циклическую прочность с 45 до 80 кгс/мм (т. е. примерно на 80%) выдержка при 750° С в течение 300 ч снизила ее до 62 кгс/мм . Эффект упрочнения, равный 55%, сохранился при выдержке в течение 1000 ч, далее начался спад и при общей выдержке в 1500 ч прочность оказалась даже ниже, чем исходная без упрочнения (рис. 42). [c.102]

При выполнении работы Исследование циклической прочности металлов методом записи диаграмм усталости А. И. Ефремовым совместно с Т. К- Маринцом был создан автоматический прибор для регистрации прогиба консольного образца при испытании на усталостную прочность [7, 8]. Автоматическая запись кривых изменения прогиба консольных образцов (диаграмм усталости) в зависимости от числа циклов знакопеременной нагрузки осуш ествляется тем, что малые перемеш,ения (прогиб) образца преобразуются в электрическую величину с помощью дифференциального индуктивного датчика. [c.35]

Благоприятное действие поверхностного наклепа неоднократно проверялось прямыми испытаниями образцов на усталостную прочность при различных способах циклического нагружения [64, 66, 69 ]. Предел выносливости образцов, не имеющих конструктивных концентраторов напряжений (гладких), повышается в результате пверхностного наклепа на 25—40%. [c.157]

Зависимость усталостной прочности от температуры. Как отмечалось (см. табл. 34), усталостная прочность титановых сплавов падает по мере повышения температуры испытания. Наибольшее снижение предела усталости наблюдается. у технически чистого титана, наименьшее — у теплопрочных а + р-спла-вов. Относительное изменение предела усталости в зависимости от температуры для этих сплавов (ВТ6, ВТ8, ВТЗ-1, ВТ16 и ВТ22) показано на рис. 71, из которого следует, что повышение температуры до 400—450° С снижает усталостную прочность на 20— 25%. Это снижение несколько меньше, чем снижение временного сопротивления под влиянием повышения температуры до 400— 450° С. Интересным является то, что предел усталости, определенный на надрезанных образцах, значительно меньше зависит от температуры испытания, чем предел усталости гладких образцов. Из этих данных видно также, что изменение усталостной прочности более значительно при отрицательных температурах, чем в диапазоне 20—450°С. Многие исследователи уровень циклической прочности титановых сплавов при повышенных температурах [c.157]

Существуют различные методики расчета сварных соединений на циклическую прочность. Ниже рассмотрена методика, изложенная в [29 30] и базирующаяся на результатах усталостных испытаний сварных деталей реальных размеров, проведенных для различных сталей с разнообразными необработанными механическим путем бездефектными швами. На базе 2 10 циклов нагружений получены значения пределов выносливости симметричного сг 1д и отнулевого Оод режимов. По этим двум точкам в координатах (а ах — максимальное, — среднее [c.94]

Высокий уровень усталостных напряжений, которые выдерживает композиционный материал, обусловлен в первую] очередь высоким пределом выносливости борных волокон. О высоком сопротивлении бора усталостным повреждениям сообщалось Зал-киндом и Патарини [11]. Испытания борных волокон, однако, проводились изгибным методом и не дали необходимых данных для определения свойств волокна при знакопеременных нагрузках, поскольку поведение волокна при циклическом изгибе не чувствительно к наличию трещин, вблизи его сердцевины (нейтральная ось при изгибе). Таким образом, циклическая прочность волокон мон<ет быть совершенно различной при изгибе и при растяжении в осевом направлении. [c.485]

Таким образом, физическая природа интенсификации микропластичес-кого течения в поверхностных слоях материалов и последующего усталостного разрушения при циклических нагрузках должна рассматриваться именно с указанных позиций. При этом следует отметить, что необратимое действие вакансионного насоса при циклировании, создающего спектр приповерхностных источников дислокаций и вызывающего их переползание, обеспечивается не только созданием периодического пересыщения при цикле сжатия и существующим недосыщением на стоках [601, 602], но и различием потенциальных энергетических барьеров на источниках и стоках точечных дефектов, непосредственно на поверхности и в более удаленных от поверхности приповерхностных слоях. Поэтому полученные в главе 7 результаты представляют основу для дальнейшего развития как теоретических, так и экспериментальных исследований в области изучения основных закономерностей эволюции дислокационной структуры при испытаниях на длительную и циклическую прочность и физической природы усталости металлических и неметаллических материалов в различном диапазоне напряжений и температур. Наконец, учитывая результаты работы [586], следует также весьма осторожно относиться к интерпретации низкотемпературных пиков внутреннего трения и помнить, что они могут появиться в ряде случаев именно в силу проявления методических особенностей способа нагружения (использование циклических изгибных или крутильных колебаний с максимальной величиной напряжений вблизи свободной поверхности и присутствием градиента напряжений по сечению кристалла). [c.258]

Из литературных данных известно, что наводороживание стали особенно сильно проявляется в изменении усталостной прочности металла, характеризуемой способностью металла выдерживать знакопеременные циклические нагрузки без разрушения [2, 138]. Нами производилось сравнение чувствительности метода скручивания проволочных образцов и метода усталостных испытаний. Для проведения усталостных испытаний применялась установка, подобная описанной в работе [139]. Ее устройство позволило создавать знакопеременные нагрузки во вращающемся деформированном по дуге проволочном образце, один конец которого закреплялся в шпинделе быстроходного электромотора, а второй — в патроне счетчика оборотов. Принцип работы установки заключается в чередовании деформаций сжатия и растяжения при повороте образца на каждые 180°, т. е. мы имеем усталостную машину с симметричным циклом. Показателем выносливости служит количество циклов, выдерживаемых проволочным образцом до разрушения. В табл. 1.4 приведены некоторые результаты работы [140], позволяющие сравнить чувствительность двух последних методов. Как видно из таблицы, метод испытания на усталость более чувствителен в случае слабого наводороживания образцов, однако проигрывает методу скручивания в воспроизводимости результатов. При иоследовании действия тех или иных факторов на наводороживание стали мы широко пользовались методом испытания пластичности проволочных образцов при скручивании, так как он является достаточно чувствительным к наводороживанию и требует незначительных затрат времени и материала на изготовление образцов. [c.39]

Легирующие элементы влияют на циклическую прочность сталей примерно так же, как и на их предел прочности. В работе [13] были приведены данные М. Хемпеля по влиянию различных легирующих элементов на усталостную прочность железа в условиях испытания на изгиб с вращением (рис. 6.13). На этом рисунке нижняя серия кривых относится к значениям предела [c.219]

Большинство описанных выше стендов для испытаний деталей на усталостную прочность (кроме стендов с гидравлическим возбудителем, управляемым сервоклапаном) позволяют воспроизводить лишь синусоидальное изменение циклической нагрузки. Если стенды не оснащены специальными управляющими устройствами, то испытание на них можно вести только при постоянной амплитуде нагрз зки, неизменной в процессе испытания детали. Такие стенды позволяют получать кривую усталости различных деталей, необходимую для последующего аналитического расчета долговечности, как было показано в гл. П (см. рис. 7). На стендах можно воспроизводить различные уровни амплитуд переменных рабочих напряжений в деталях, а также часто и любую асимметрию цикла изменения этих напряжений. [c.142]

При одинаковой (в пределах класса) шероховатости поверхности образцов из сталей 40ХНМА и ОХНЗМФА циклическая прочность после ЭХО на 10—12 % ниже по сравнению с обработкой шлифованием [182]. Испытания проводили на машине МУИ-6000 при чистом изгибе с частотой вращения 3000 об/мин при нормальной температуре. Форма образцов при сравнительных испытаниях для определения влияния технологических факторов на циклическую прочность соответствовала ГОСТ 2860—65. Шероховатость поверхности образцов Яа = 0,02-н 0,25 мкм по ГОСТ 2789—73. Электрохимическую обработку производили в 11%-ном хлоридном электролите при плотности тока 15—18 А/см и температуре 25—30° С. Образцы для сравнения обрабатывались точением с последующим тонким шлифованием. Результаты усталостных испытаний (рис. 35) были подвергнуты статистической обработке методом корреляционного анализа с построением кривых средних вероятностей разрушения в координатах сг — 1п Л/. Границы областей рассеяния долговечностей построены по граничным экспериментальным точкам. [c.73]

Необходимо упомянуть важный практический случай, когда деталь подвергается одновременному воздействию циклических и растягивающих напряжений, средняя величина которых довольно велика. В случае обычных усталостных испытаний гладких образцов усталостная прочность только слегка понижается с увеличением среднего напряжения цикла (соотношение Гербера). Небольшая величина среднего напряжения цикла оказывает соответственно небольшое влияние на усталостную прочность, так как она определяется стадией зарождения трещины под влиянием знакопеременных срезывающих напряжений. Однако если трещнны уже образовались на поверхности в результате фреттинга, то предел усталости будет зависеть от условий распространения трещин, и они (условия) в свою очередь будут функцией как переменных, так н растягивающих напряжений [13]. На рис. 5.49 показано снижение усталостной прочности в результате приложения растягивающих напряжений к циклически нагруженной детали, подвергнутой фреттингу. [c.301]

Исследование циклической прочности при круговом изгибе некоторых высокопрочных сталей показало, что применение вакуумного дугового переплава для сталей НИ и Vas o Мах 250 и индукционной вакуумной выплавки для подшипниковой стали AISI 52100 (близка к стали ШХ15) повышает циклическую прочность, в особенности для гладких образцов [83]. Результаты усталостных испытаний приведены на рис. 104. Однако повышение прочности после вакуумного переплава не для всех марок стали одинаково. [c.138]

Для получения достоверных сведений по усталостной прочности титановых сплавов конкретной структуры не(обходима количественная оценка разброса результатов циклических испытаний. При этом предел выносливости определяют с заданной вероятностью неразрушения, т.е. оценивают его надежность. Уже первьге статистические обработки результатов усталостных испытаний титановых сплавов показали высокие значения коэффициента вариации условного предела выносливости [96— 98]. Учитывая большой разброс, наиболее правильно для анализа усталостных свойств титановых сплавов применять методы математической статистики и теории вероятности. Для этого строят полные вероятностные диаграммы, например по системе, предложенной Институтом машиностроения АН СССР [99, 100]. Эта система основана ра разделении процесса усталостного разрушения на две стадии до появления макротрещины и развитие трещины до разделения образца на части. При анализе предела выносливости гладких образцов это разделение не имеет принципиального значения, так как долговечность до появления трещины Л/ и общая долговечность до разрушения образца Л/р близки. Часто Jртя построения полных вероятностных диаграмм усталости за основу берут наиболее простой метод, предложенный В. Вейбуллом [ 101 102, с. 58 — 64]. Для построения полной вероятностной кривой необходимо испытать достаточно большие партии образцов (30—70 шт.) на нескольких уровнях амплитуды напряжений, которые должны быть выше предела выносливости (см., например, рис. 92). На каждом из этих уровней по гистограмме определяют вероятность разрушения при данной амплитуде напряжений. Далее ст ят кривую Веллера по средним значениям долговечности. По гистограммам строят кривые равной вероятности в тех же координатах (а — 1дЛ/). Затем строят семейство кривых, определяющих не только зависимость долговечности от амплитуды напряжений, но и вероятности разрушения от заданных амплитуды напряженйй и долговечности. Далее, принимая математическую форму распределения вероятности, на данном уровне напряжений можно строить кривые зависимости либо от амплитуды напряжений при заданной базе испытаний Л/, [c.141]

Коррозионная усталость. Коррозионная среда отрицательно влияет на усталостную прочность практически всех конструкционных металлов и сплавов. Так, в речной воде, являющейся сравнительно малоагрессивной средой, усталостная прочность нержавеющих сталей снижается на 10— 30 %, углеродистых и легированных конструкционных сталей —в 1,5—2 раза, высокопрочных алюминиевых сплавов —в 2—3 раза. Особенно сильное воздействие среды наблюдается при наличии концентраторов напряжений. Как правило, при испытании в коррозионных средах не наблюдается физический предел выносливости, поэтому при большом числе циклов (10 —10 ) нагружения несущая способность образца может оказаться очень низкой. Это заставляет значительно увеличивать запасы прочности конструкций, подвергающихся циклическим нагрузкам и работающих в коррозионной среде. [c.158]

Несгационарность нагружения. При эксплуатации конструкций отдельные детали часто подвергаются нестационарным циклическим нагрузкам. Фактических данных по влиянию нестационарности циклического нагружения на усталостные свойства титановых сплавов мало. Автор работы [ 166] определял влияние циклических перегрузок на усталостную прочность сплава титана ПТ-ЗВ и стали марок 15 и Ст4. Он пришел к выводу, что у материалов, которые имели близкий предел выносливости, одинаковые кратковременные циклические перегрузки могут приводить и к упрочнению, и к разупрочнению, однако закономерности при этом не установлено. Сплав ПТ-ЗВ показал наименьшую чувствительность к перегрузкам. И.В. Козлов, Н. И. Вассерман и др. [ 167] провели исследования усталостной прочности образцов диаметром 10 мм сплава ВТ6 (Ов = 680 МПа, 5 = 16 %, 0= 49 %) при нестационарном нагружении круговым изгибом. Испытание большого количества образцов каждой партии позволяло с достаточной достоверностью проводить статистический анализ результатов и получать вероятностную картину предела выносливости при заданном числе циклов. Это дало возможность исключить влияние на получаемые усталостные характеристики естественного разброса при испытаниях. Прежде всего было определено действие предварительного нагружения циклическими напряжениями ниже стационарного предела выносливости на вторичный предел выносливости (рис. 108). Из рис. 108 видно, что предварительное нагружение сплава ВТ6 приводит к заметному повышению вторичного предела выносливости, несколько большего в области малой вероятности разрушения. [c.172]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...