Предел выносливости по разрушению

Кроме того, было показано, что в области резких концентраторов с высоким теоретическим коэффициентом концентрации напряжений усталостные трещины могут образоваться при напряжениях значительно ниже предела выносливости по разрушению, быстро распространяться на определенную глубину, а затем полностью прекратить свой рост. Например, при амплитуде напряжений ниже предела выносливости (26,8 МПа) трещины глубиной 0,2—0,075 мм были обнаружены в образцах [c.10]

В этих экспериментах для всех значений радиуса при вершине надреза, кроме г=1,25 мм, было установлено, что возникновение нераспространяющихся усталостных трещин возможно уже при симметричном цикле напряжений. В связи с этим была построена общая зависимость пределов выносливости по разрушению и по трещинообразованию при симметричном цикле напряжения-сжатия от теоретического коэффициента концентрации напряжений (рис. 5). Сначала определяли предел выносливости гладкого образца из исследуемой стали (о-1 = 204 МПа). Далее, путем деления этого предела на теоретический коэффициент концентрации напряжений, была получена кривая, которой теоретически должно следовать изменение предела выносливости по разрушению с увеличением концентрации напряжений (кривая 5). Однако экспериментальные результаты показали иное. В области высокой концентрации напряжений пределы выносливости по разрушению оказались независящими от остроты концентратора. Анализ возникновения и развития усталостных трещин в зонах над- [c.14]

Результаты, полученные при исследовании влияния поверхностного пластического деформирования на возникновение и развитие усталостных трещин в сталях (см, гл. 6), также хорошо согласуются с приведенными теоретическими представлениями. Остаточные напряжения сжатия, образовавшиеся в результате наклепа в области вершины концентратора, приводят к резкому увеличению пределов выносливости по разрушению исследованных материалов, практически мало изменив при этом пределы выносливости по трещинообразованию. Если рассматривать эти остаточные напряжения как среднее напряжение цикла, то можно утверждать, что причиной образования широкой области нераспространяющихся трещин в этом случае было существенное изменение коэффициента асимметрии цикла от —1 до —ОО. [c.55]

Таким образом, если известны все константы исследуемого материала (ро, 6о и <Тто), то из уравнения (38) можно получить искомую зависимость между длиной нераспространяющейся трещины и номинальным напряжением. Полученные в результате расчета кривые нераспространяющихся усталостных трещин у эллиптического отверстия, радиус вершины которого составляет р = 0,2 мм, а глубина =0,8 мм, приведены на рис. 29. Для расчета использованы константы материала, найденные ранее для мелкозернистой и крупнозернистой сталей. Пределы выносливости гладких образцов для этих сталей при растяже-нии-сжатии равны соответственно 228 и 201 МПа. Полученные кривые в отличие от кривых на рис. 27 имеют как минимум, так и максимум номинального переменного напряжения. В зоне существования нераспространяющейся усталостной трещины пределы выносливости по трещинообразованию и по разрушению различны. Если учесть, что справа от рассматриваемой кривой располагается зона распространения трещины, а слева зона, где трещина не распространяется, то получим, что максимум кривой нераспространяющейся трещины означает критическое максимальное переменное напряжение, при котором трещина еще может не развиваться, т. е. предел выносливости по распространению трещины, или более точно предел выносливости по разрушению. Следовательно, если известны константы материала (ро, бо, Ото), то расчетным путем можно определить пределы выносливости по трещинообразованию и разрушению. [c.63]

Пределы выносливости по разрушению и трещинообразованию образцов различных размеров из среднеуглеродистой стали [c.70]

Рис. 33. Зависимость пределов выносливости по разрушению образцов различных размеров из среднеуглеродистой стали от радиуса при вершине концентратора напряжений

Анализ полученных в результате экспериментов зависимостей пределов выносливости по разрушению и трещинообразованию от теоретического коэффициента концентрации напряжений при различных значениях глубины концентратора (рис. 35) показывает, что с уменьшением глубины параметры области существования нераспространяющихся трещин меняются следующим образом увеличиваются напряжения, соответствующие возникновению трещин и необходимые для превращения нераспространяющихся трещин в распространяющиеся, уменьшаются критические значения радиуса при вершине концентратора и теоретического коэффициента концентрации напряжений, при которых возникают такие трещины. [c.73]

Так, при исследовании влияния режимов термической обработки на предел выносливости стали 45 (0,45 % С 0,73 % Мп 0,20 % Si 0,02 % S 0,013 % Р) было получено, что режимы, в которых появляются остаточные напряжения сжатия, существенно увеличивают предел выносливости, особенно при резкой концентрации напряжений. Одновременно было показано, что увеличение предела выносливости по разрушению, в результате присутствия остаточных напряжений сжатия, обязательно сопровождается появлением нераспространяющихся усталостных трещин. [c.92]

Для образцов, охлажденных после отпуска в воде, пределы выносливости по разрушению увеличивались тем больше, чем выше была температура отпуска и, следовательно, чем больше были остаточные напряжения сжатия. При этом максимальный [c.93]

Сопоставление зависимостей относительных пределов выносливости этих же сталей от теоретического коэффициента концентрации напряжений, приведенное на рис. 43 для образцов с различной глубиной надрезов, позволяет заключить следующее. Для мягкой стали увеличение глубины концентратора напряжений приводит к возникновению все более обширной области существования нераспространяющихся усталостных трещин. Аналогичное изменение глубины концентратора в высокопрочной стали также приводит к образованию нераспространяющихся усталостных трещин, однако область их существования для этой стали значительно более узкая. Причем различие в указанных областях объясняется тем, что пределы выносливости по трещинообразованию обеих сталей с увеличением глубины концентратора сближаются, а пределы выносливости по разрушению продолжают резко отличаться друг от друга. Таким образом, в данном случае различие свойств материалов проявляется в разной их чувствительности к наличию в них усталостной трещины. [c.99]

Сравнение приведенных данных с результатами испытаний неупрочненных моделей (см. рис. 1) показывает, что поверхностный наклеп увеличивает предел выносливости по разрушению с 98,5 МПа для моделей неупрочненных осей до 246 МПа для упрочненных. В то же время происходит, хотя и значительно [c.140]

В результате испытаний на усталость для валов каждого режима упрочнения были определены предел выносливости по разрушению, соответствующий предельной амплитуде напряжений, не приводящей к разрушению вала на базе 10 циклов, и предел выносливости по трещинообразованию, соответствующий предельной амплитуде, не приводящей к образованию визуально видимой трещины в галтели вала при той же предельной базе испытаний. Обобщенная диаграмма изменения пределов выносливости исследованных валов в зависимости от режима обкатки галтели, полученная в результате экспериментов, показывает, что обкатка галтели приводит к изменению обоих пределов выносливости (рис. 58). Основное влияние на пределы выносливости оказывает усилие обкатки, а число проходов по обрабатываемой поверхности практически не изменяет пределов выносливости. Предел выносливости по трещинообразованию увеличивается только в области малых усилий обкатки, а затем, несмотря на существенный рост усилий обкатки, остается практически постоянным, а предел выносливости по разрушению увеличивается монотонно. Максимальное увеличение предела [c.142]

Приведенные опытные-данные показывают, что в области максимальной эффективности поверхностного-наклепа для исследованного типа валов (усилие обкатки 6,5—8,0 кН) приращение предела выносливости по разрушению составляет более 100%, тогда как предел выносливости по трещинообразованию увеличивается на 25% Таким [c.142]

Пределы выносливости по разрушению и трещинообразованию в условиях концентрации напряжений различных машиностроительных материалов, испытанных в исходном состоянии и после ППД [c.149]

Ов свидетельствует о том, что чувствительность сталей к концентрации напряжений при усталости увеличивается с повышением их прочностных характеристик. Совпадение пределов выносливости по разрушению и трещинообразованию для большинства исследованных материалов (прямая 1 2) показывает, что форма концентратора, выбранная для исследований, в большинстве случаев не вызывает появления не-распространяющихся трещин. Расположение прямых 3 (предел выносливости по [c.150]

Рис. 62. Зависимости пределов выносливости по разрушению (1, 3) и трещинообразованию (2, 4) для не-упрочненных (1, 2) и упрочненных поверхностным наклепом (3, 4) образцов с концентратором напряжений от предела прочности Ов исследованных сталей

Независимо от причины, вызывающей напряжения сжатия в области концентратора напряжений, основное их проявление будет выражаться в задержке развития усталостной трещины и увеличении в связи с этим предела выносливости по разрушению. По данным [65], при симметричном цикле предел выносливости по трещи-нообразованию и по разрушению совпадал. [c.136]

Рис. 30. Расчетные зависимости относительных пределов выносливости по разрушению (О, ) и трсщинообразованию (Л, V) при растяжении-сжатии плоских образцов с концентраторами напряжений постоянной глубины t= = 2 мм (а) или постоянного радиуса при вершине р=0,2 мм (б) из мелкозернистой (кривые /) и крупнозернистой (кривые 2) сталей 3 — К = а0

Теоретические коэффициенты концентрации напряжений и градиенты напряжений в зависимости от глубины t и радиуса р надреза в бесконечной пластине даны в табл. 5. Значения минимумов на кривых рис. 30 находятся в хорошем соответствии с пределами выносливости по трещинообразовя-нию. Отметим, что при постоянной глубине /=2,0 мм ниже некоторого градиента напряжения на кривых не наблюдается ни максимума, ни минимума. Поэтому можно сделать вывод, что для надежного расчета предела выносливости по разрушению на основании максимума теоретической кривой нераспростра-няющейся усталостной трещины необходимо использовать кривую, построенную для глубокого и острого надреза. [c.64]

Расположение кривой пределов выносливости по разрушению, являющейся верхней границей области существования нераспро-страняющихся усталостных трещин, можно теперь определить следующим образом. [c.72]

На кривой пределов выносливости по трещинообразованию необходимо найти значение указанного предела, соответству- ющее критическому радиусу Гкр при вершине надреза и так как предел выносливости по разрушению при г<гкр есть величина постоянная, провести горизонтальную линию. Полученная таким образом линия представляет собой уровень предела выносливости по разрушению в области нераспространяющихся усталостных трещин. [c.73]

Рис. 35. Зависимость пределов выносливости по разрушению о-ш (I) и тре-щинообразованию Ст-ц (2) от теоретического коэффициента концентрации напряжений для образцов из углеродистых сталей (а — 0,54 % С, (Тв = = 1050 МПа и б —0,317о С, а = = 548 МПа) с концентраторами напряжений различной глубины (цифры у кривых)

Определяли (табл. 12) предел выносливости по трещинооб-разованию Олт на базе 10 циклов нагружения (амплитуда циклического нагрул ения, приложение которой вызывает появление усталостной трещины глубиной в два-три зерна соответствующая длина трещины по поверхности образца около 0,1 мм) и предел выносливости по разрушению Одр на той же базе (амплитуда напряжения, приложение которой вызывает полное разрушение образца). [c.88]

В области существования нераспространяющихся усталостных трещин пределы выносливости по разрушению при асимметричных циклах нагружения не зависят от теоретического коэффициента концентрации напряжений (так же как при сим-метрпчных циклах нагружения). [c.89]

В исследованных пределах изменения среднего напряжения цикла (0<(Тт<—400 МПа) предел выносливости по трещинооб-разованию оказался практически постоянным (85 МПа), предел выносливости по разрушению увеличивался с увеличением абсолютной величины среднего сжимающего напряжения цикла и при От = —400 МПа составил 330 МПа, что почти в 4 раза превышает предел выносливости по разрушению при симметричном цикле нагружения. [c.91]

Экспериментально предельный размер нераспространяющей-ся трещины определяют на образцах, прошедших базу испытаний 10 и более циклов нагружения при напряжениях, близких к пределу выносливости этих образцов по разрушению. Дело в том, что предел выносливости по разрушению для деталей,, имеющих нераспространяющуюся трещину, представляет собой такое максимальное напряжение цикла (или его амплитуда),, приложение которого к этой детали не может вырастить усталостную трещину больше некоторого критического размера. [c.137]

Исследование влияния размеров валов на изменение пределов выносливости по разрушению и трещинообразованию в результате поверхностного упрочнения было проведено О. О. Куликовым и М. С. Немановым на консольных цилиндрических ступенчатых валах с диаметром рабочей части 10—30 мм. Радиус галтельного перехода был выбран для различных типоразмеров валов в одинаковом соотношении с их габаритами (0,05—0,15 диаметра). Отношение диаметра рабочей части вала к диаметру большего сечения было постоянным и равным 1,5. Теоретические коэффициенты концентрации напряжений составляли 1,54 1,76 и 2,24 для валов с соотношениями r/d = 0,15 0,10 и 0,05 соответственно. [c.143]

Особенно резкий контраст эффективности влияния поверхностного наклепа на характеристики сопротивления усталости по разрушению и трещинообразованию можно наблюдать, рассматривая результаты усталостных испытаний стали 40ХН после различных режимов термической обработки. У отожженной стали 40ХН (рис. 60, в) предел выносливости по разрушению увеличился в результате наклепа на 232 %, а предел выносливости по трещинообразованию всего на 32 %. В то же время для закаленной и отпущенной стали 40ХН (рис. 61, в) предел выносливости по разрушению изменился более чем в 6 раз, а предел выносливости по трещинообразованию в 2—2,5 раза. [c.150]

В обобщенном виде результаты исследований влияния ППД на возникновение и развитие усталостных трещин в сталях с различными механическими характеристиками приведены на рис. 62 в виде зависимостей пределов выносливости по трещинообразованию и разрушению от пределов прочности. Пределы выносливости по разрушению (прямая 1) для ненаклепанных образцов из большинства исследованных сталей оказались примерно постоянными и не зависящими от предела прочности этих сталей. Если принять во внимание, что для сталей существует хорошо подтвержденная экспериментально пропорциональная зависимость предела выносливости гладких образцов от предела прочности, то расположение прямой 1 параллельно оси [c.150]

Преимущественное влияние ППД на предел выносливости по разрушению наблюдали также при испытаниях на усталость высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (см. табл. 33). Испытывали многонадрезанные образцы, аналогичные использованным при испытаниях на усталость сталей, прошедших различные циклы термической обработки однократную или двойную нормализацию. Максимальное увеличение предела выносливости по разрушению, достигнутое в результате ППД, составило 115%, тогда как предел выносливости по трещинообразо-ванию увеличился максимум на 17 % [c.152]

ВЫНОСЛИВОСТИ по разрушению и трещинообразованию образцов с различными концентраторами напряжений (рис. 64, а). Для образцов в исходном (ненаклепанном) состоянии с увеличением коэффициента концентрации напряжений происходит сначала резкое снижение предела выносливости по разрушению, а затем после достижения некоторого критического уровня его стабилизация (кривая АКС). Пределы выносливости по треш,ино-образованию в докритической области (са <аокр) совпадают с пределами выносливости по разрушению, а в закритической области (аа>аакр) продолжают снижаться (кривая Л/ S). [c.155]

Применение поверхностного наклепа несколько увеличивает сопротивление сталей возникновению усталостных трещин при этом характер изменения пределов выносливости по трещинообразованию наклепанных образцов с увеличением коэффициента концентрации напряжений аналогичен характеру изменения того же предела для ненаклепанных (кривая DE). Предел выносливости по разрушению увеличивается в результате применения поверхностного наклепа тем больше, чем выше концентрация напряжений (кривая DF). Известно значительно меньшее влияние поверхностного наклепа на сопротивление усталости гладких образцов и очень большое его влияние на m противление усталости надрезанных образцо". [c.155]

Образование нераспространяющихся усталостных трещин при кручении имеет специфические особенности (см. иодразд. 6). Зависимость пределов выносливости по разрушению и трещинообразованию при кручении от теоретического коэффициента концентрации напряжений показана на рис. 64, б. Область I существования нераспространяющихся усталостных трещин в неупрочненных образцах начинается при небольшом значении теоретического коэффициента концентраций напряжений и ограничена сверху кривой пределов выносливости по разрушению, имеющей, так же как и кривая пределов выносливости по тре- [c.156]

Были проведены специальные исследования возникновения и развития усталостных трещин в галтелях коленчатых валов из стали 20Г, которые испытывали на усталость при кручении. Диаметр шеек вала составлял 50 мм, а радиус галтели, которую упрочняли ППД путем обкатки роликом, был равен 2 мм. Предел выносливости этих валов без упрочнения, определенный при испытаниях по методу вверх — вниз , составил 110 МПа. Упрочнение галтелей повысило предел выносливости по разрушению этих валов примерно до 160 МПа. Анализ усталостных трещин, возникших в галтелях исследованных валов, прошедших базу испытаний 5-10 циклов нагружения при напряжениях, близких к пределам выносливости по разрушению, показал следующее. Для неупрочиенного вала характерно возникновение большого количества нераспространяющихся усталостных тре-шин, максимальная глубина которых составляет 7 мм. Типичное строение таких трещин в радиальном сечении, расположенном вблизи галтельного перехода неупрочиенного коленчатого вала, показано на рис. 65, а. После ППД уменьшается число и максимальная глубина нераспространяющихся усталостных трещин, возникающих в галтелях вала, типичное строение которых показано на рис. 65, б. Полученные результаты подтверждают вывод о том, что и при кручении эффект ППД проявляется в основном в торможении развития усталостных трещин. [c.157]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...