Характеристики материалов усталостные

При уточненных расчетах на выносливость учитывают влияние вида циклических напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет производят в форме проверки коэффициента запаса прочности. Для каждого из установленных предположительно опасных сечений определяют расчетный коэффициент запаса прочности 5 и сравнивают [c.144]

Практический интерес представляет определение возможности прогнозирования усталостных характеристик материалов по результатам испытаний при различных базах. Решение этой задачи для алюминиевых сплавов было проведено путем обработки опытных данных по определению предела ограниченной выносливости алюминиевых сплавов при различных базах. Исследование проводилось по данным испытаний на изгиб с вращением гладких полированных образцов. [c.73]

Необходимость изучения усталостных характеристик материалов при действии бигармонических нагрузок показана экспериментальными исследованиями, свидетельствующими о том, что отличие напряжений от синусоидальных может в значительной мере сказываться на накоплении усталостного повреждения. Степень этого влияния зависит от свойств материала, вида напряженного состояния, уровня и градиента напряжений и дру- [c.125]

Долговечность в большей мере оказывается зависящей от закона изменения напряжений при воспроизведении напряжений со значительным соотношением частот слагаемых гармоник (рис. 76, йс). В работах, посвященных экспериментальному исследованию усталостных характеристик материалов при дейст- [c.126]

Стабильность такого соединения зависит преимущественно от механических характеристик материалов корпуса и шпильки, угла сбега резьбы (рис. 88, а) и момента завинчивания шпильки. Для стальных шпилек и корпусов из алюминиевых и магниевых сплавов угол сбега обычно составляет 20°. При стальных корпусах для повышения усталостной прочности и большей неподвижности соединения угол сбега уменьшают. [c.128]

Усталость самолетных конструкций стала важным видом отказов в связи с большим сроком эксплуатации самолетов гражданской авиации. Этот вид отказа стал также часто наблюдаться в военных самолетах в связи с возросшей сложностью эксплуатационных условий, обусловленной увеличением скоростей и маневренности. Применение новых материалов усложнило эту проблему, так как значительное повышение статической прочности не всегда сопровождается одновременным улучшением усталостных характеристик материалов. [c.293]

На рис. 12.16 показано, как изменяется коэффициент концентрации усталостных напряжений в зависимости от числа циклов до разрушения для материалов, усталостные характеристики которых соответствуют рис. 12.15. [c.419]

Условия эксплуатации машин и механизмов — высокая и низкая температура, агрессивная среда, частота, асимметрия и нестационар-ность нагружения и т. п. существенно отражаются на сопротивлении материалов усталостному разрушению. В большинстве случаев учесть влияние эксплуатационных факторов аналитически не представляется возможным. В прикладных исследованиях при испытании материалов стараются как можно точнее отразить условия эксплуатации деталей. Ниже приведены результаты изучения влияния основных эксплуатационных факторов на характеристики трещиностойкости материалов при циклическом нагружении. [c.146]

Процессы нагружения сопровождаются накоплением в элементах конструкций различных повреждений, что в конечном счете предопределяет их долговечность. Величина повреждений зависит не только от интенсивности и количества нагружений, но и от качества (потенциальных возможностей) материалов, из которых изготовлены сами элементы конструкций. Повреждения здесь будем трактовать только как усталостные, которые зависят от уровня напряжений и прочностных характеристик материалов. Полученные результаты могут быть использованы и при анализе накопления повреждений других видов. [c.112]

Различают статические, динамические и усталостные характеристики материалов. Первые из них определяются диаграммами растяжения и устойчивости. Вторые — поверхностями и кривыми усталости. Под кривыми усталости понимают графики зависимостей числа циклов до разрушения N от амплитуды действующих напряжений а (рис. 5.1, а). Характерной особенностью этих кривых является наличие асимптоты при N оо. Соответствующее ей напряжение при симметричных циклах нагружения называется пределом выносливости и обозначается a i. При расчетах часто используют условный предел выносливости, представляющий собой напряжение, при котором образец материала (или натурный элемент конструкции) выдержит заданное число циклов нагружения Nq. Обычно Л/ о = (2. .. 10) 10 циклов. [c.164]

Рассмотрим задачу расчетной оценки рассеяния усталостной долговечности. При заданном совместном распределении всех параметров, входящих в формулы для расчета долговечности, распределение последней может быть в принципе построено по известным методам теории вероятностей, как распределение функции со случайными аргументами. Однако при реализации этого встречаются почти непреодолимые вычислительные трудности. Поэтому, в частности, учет статистических свойств прочностных характеристик материалов и характеристик процессов нагружен-ности целесообразно реализовать раздельно. Помимо этого при учете статистических свойств прочностных характеристик материалов следует иметь в виду, что наибольшим рассеянием значений обладает величина предела выносливости а . Она вносит наибольший вклад в рассеяние долговечности. Поэтому при расчетах в первом приближении целесообразно учитывать лишь статистические свойства этой величины, а параметр наклона кривой [c.212]

Исследования последних двух десятилетий в области механики разрушения твердого тела (см. обзоры [28, 43, 114, 118, 124, 145, 150, 189]) привели к установлению важных закономерностей усталости материалов, особенно металлов, в рамках концепций теории распространения трещин при действии на тело циклических нагрузок. В частности, показано, что одной из основных характеристик распространения усталостных трещин является диаграмма усталостного разрушения. [c.81]

Тео рия концентрации напряжений подробно рассмотрена в работах [67, 96]. Закономерности влияния концентрации напряжений на характеристики сопротивления усталостному разрушению материалов и деталей машин проанализированы в [97, 207]. [c.28]

Сложность прогнозирования поведения металлических материалов при циклическом нагружении обусловлена его зависимостью от многих факторов. Это связано с тем, что процесс зарождения и распространения усталостной трещины локален. При этом определяющими являются высокие локальные напряжения в объемах металла, соизмеримых с размерами его структурных составляющих, обусловленные уровнем внешних нагрузок, цикличностью нагружения, состоянием поверхностного слоя, концентрацией напряжений, масштабным фактором и рядом других факторов. Это приводит к тому, что определяющими при усталостном разрушении являются не осредненные характеристики сопротивления деформированию и разрушению, определяемые при статическом нагружении на образцах достаточно больших размеров, а локальные характеристики и их сочетания, которые трудно поддаются исследованию и количественному определению. Без учета основных факторов, влияющих на циклическую прочность металлических материалов, нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталостному разрушению деталей машин [1]. [c.208]

Для определения усталостных износных характеристик материалов в Институте машиноведения АН СССР разработана специальная испытательная установка (рис. 159). [c.299]

К таким свойствам относятся характеристики прочности твердость характеристики упругости усталостные характеристики частотные характеристики коэффициент трения скольжения по изнашиваемому материалу. [c.12]

При расчете осей и валов на выносливость учитывают все основные факторы, влияющие на усталостную прочность, а именно характер изменения напряжения, статические и усталостные характеристики материалов, изменение предела выносливости вследствие концентрации напряжений и влияния абсолютных размеров оси или вала, состояние поверхности и поверхностное упрочнение. Для учета всех этих факторов очевидно, что конструкция и размеры оси или вала должны быть известны. Если конструкция и размеры оси или вала неизвестны, то предварительно ось или вал, как было указано в 75, надо рассчитать на статическую прочность и установить конструкцию, а после этого рассчитать на выносливость. [c.365]

Оценки влияния различных видов обработки поверхности, например цементации, обезуглероживания, азотирования, дробеструйной обработки и гальванических покрытий на усталостные характеристики материалов. [c.39]

Предложено много различных эмпирических формул, устанавливающих связь между усталостными и статическими характеристиками материалов, но так как явление усталости металлов изучено еще очень мало, все они могут рассматриваться как сугубо ориентировочные. [c.371]

Предотвращение усталостного разрушения деталей машин и сооружений становится все более актуальным. Это вызвано, во-первых, требованием снижения материалоемкости машин, выполнение которого связано с повышением уровня напряженности их детален и в первую очередь вибрационной напряженности, во-вторых — требованием увеличения ресурса машин, что приводит к большому количеству циклов переменных напряжений за срок их службы и к возрастанию влияния малых переменных нагрузок, которых трудно избежать в процессе эксплуатации, в-третьих — расширением набора используемых в технике материалов, характеристики сопротивления усталостному разрушению которых, с учетом влияния технологии, изучены недостаточно. Поэтому знание достоверных характеристик сопротивления усталостному разрушению материалов имеет большое начение. [c.13]

Расчет на сопротикление усталости. Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента У запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [/5] = 1,5—2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля. [c.169]

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]

Значительные различия в методике проведения экспериментов, применяемом оборудовании и воспроизводимых формах циклов при исследовании усталостных характеристик материалов в условиях действия бигармонических напряжений затрудняют сопоставление результатов испытаний. Можно полагать, что в результате дальнейших исследований будет создано необходимое испытательное оборудование и на основе усталостных испытаний материалов при бигармонйческом нагружении разработаны методы расчета деталей и конструкций, подвергающихся действию полигармонических нагрузок. [c.127]

Для воспроизведения бигармонических нагрузок обычно разрабатываются специальные машины, однако иногда используются и стандартные установки после соответствующей модернизации, сводящейся в основном к добавлению второго возбудителя. Бигармонические машины значительно различаются по кинематическим и динамическим схемам. Впервые машина для исследования усталостных характеристик материалов при бигармо-ническом нагружении была разработана и построена в СССР 13, 19]. Ее схема, подробно описанная в параграфе 2 настоящей [c.127]

Таким образом, с применением инерционного силовозбудите-ля для испытаний при растяжении—сжатии возникают специфические затруднения, в связи с чем основные исследования усталостных характеристик материалов в условиях однородного напряженного состояния проводятся на гидравлических машинах [8, 18, 20]. Машина, описанная в работе [20], позволяет суммировать нагрузки с соотношением частот йг toi = 2 1 при различном сдвиге фаз между ними и частоте высшей гармонической 2000 циклов в минуту. Соотношение частот суммируемых синусоидальных нагрузок в пульсаторе, изготовленном в Польше [18], составляет 4 3 при высшей частоте нагружения 1867 циклов в минуту. [c.128]

Сопротивление усталости сталей при бигармоническом нагружении. Значительная часть машиностроительных и энергетических конструкций работает в условиях сложных режимов нагружения. Поэтому в прочностных расчетах необходимо учитывать влияние закона изменения напряжений на усталостные характеристики материалов. Гарф и Кавамото [17, 112] изучали усталостную прочность материалов в зависимости от формы цикла изменения напряжений. Образцы подвергались воздействию двух высокочастотных нагрузок, отличающихся одна от другой в 2— [c.50]

Испытаниям на усталость характерен повышенный разброс результатов, что обусловлено большим числом различных факторов, влияющих на сопротивление усталостному разрушению. Основными факторами, определяющими рассеяние результатов испытаний на усталость, являются макро- и микронеоднороДность структуры конструкционных материалов, неоднородность качества поверхности образцов II элементов конструкций, колебания в условиях испытаний (среда, температура и пр.). Разброс характеристик сопротивления усталостному разрушению зависит также от состояния испытательного оборудования и квалификации обс.чуживающего персонала, однако при соблюдении основных требований к постановке и проведению испытаний влияние последних факторов на рассеяние результатов оказывается незначительным. [c.137]

Исходя из прочностных II усталостных характеристик материалов (при испытаниях на вибропрочность) н допустимых норм вибрацнопиого воздействия [8] (при испытаниях на виброустойчивость) выбирают необходимое число п полных циклов изменения частоты и общее время внброиспытаипй = пТ. [c.457]

Режим нагружеяня. Стремление учесть влияние случайного нагружения на характеристики сопротивления усталостному разрушения металла сделало необходимым проведение лабораторных испытаний при различных режимах изменения напряжений. Режимы лабораторных испытаний на усталость можно подразделить на стационарные, монотонного увеличения или уменьшения нагрузки, блочного и случайного нагружения. При стационарном режиме (гармоническом, бигармоническом, треугольном, трапецеидальном и др.) закон изменения а в пределах одного хщкла остается постоянным до разрушения. При монотонном нагружении амплитуда или среднее напряжение плавно или ступенчато изменяется до разрушения детали. Блочное нагружение осуществляется ступенчатым (рис. 11.5.) или непрерывными блоками, которые периодически повторяются вплоть до разрушения. При случайном нагружении последовательность ступеней или единичных значений амплитуд и средних напряжений цикла изменяется случайным образом. Наиболее часто влияние случайного характера приложения нагрузки на долговечность материалов оце1ЕИвается по результатам испытаний конструкционных элементов или образцов при использовании блоков, отображающих статистические закономерности случайного нагружения. [c.292]

Появление усталостных трещин в силовых элементах при длительной эксплуатации самолетов из-за усталостных, коррозионных и случайных повреждений, а также возможность существования начальных дефектов потребовали дополнения задач проектирования требованием создания конструкций, обладающих свойствами живучести. Для решения этих задач потребовалось изучение новых характеристик материалов, позволяющих на основе подходов линейной механики разрушения определять кинетику развития усталостных трещин и сопротивление материала с трещиной статическому разрушению. Эти характеристики в ряде случаев вступают в противоречие с традиционными механическими характеристиками. Так, например, высокопрочные материалы, которые вьпадны по условиям статической прочности и минимума веса, как правило, оказывались более чувствительности к образованию и развитию трещин, чем материалы средней и малой прочности. [c.408]

Существенное снижение характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов при наличии дефектов типа грещин известно давно. Однако особенн большой интерес к влиянию трещин на прочность материалов и деталей машин проявляется в последние годы. Эго вызвано интенсивным развитием относительно нового> раздела механики твердого деформируемого тела — механики разрушения, рас сматривающей условия разрушения на основе анализа напряженно-деформированного сосгояния в вершине трещины. В этом направлении выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований, позволивших установить общие закономерности начала развития трещин, их стабильного развития и окончательного разрушения при циклическом нагружении с учетом влияния технологических,, конструкционных и эксплуатационных факторов. Эти исследования позволили еде-лагь следующие основные выводы. [c.3]

При расчетах статической прочности и усталостной долговечности до сих пор предполагалось, что прочностные характеристики материалов (a i, т, г[)) и характеристики случайных процессов на-груженности (Яо, k, S), входящие в расчетные формулы, являются величинами детерминированными. Однако в действительности все они по ряду известных причин обладают различными по значимости статистическими свойствами. Поэтому оценки статической прочности и усталостной долговечности также будут обладать статистическим рассеянием значений, которое необходимо оценить при расчете. [c.212]

Другой причиной, обусловливающей наблюдаемое на практике рассеяние усталостной долговечности, является различие в интенсивности нагружения однотипных элементов конструкции, проявляющееся в особенностях эксплуатации конкретного ее экземпляра. Различие в нагруженностн проявляется как в параметрах процессов на каждом из однотипных режимов работы, так и в долях времени работы на этих режимах. Рассеяние долговечности, обусловленное этими факторами, в отличие от рассеяния долговечности, обусловленного факторами рассеяния прочностных характеристик материалов, будем называть реализационным рассеянием. [c.219]

Механические свойства матрицы являются определяющими для свойств композиций при сдвиге, сжатии и нагружении нормальными напряжениями в направлениях, отличных от ориентации волокон, а также в сопротивлении композиций усталостному разрушению. С ростом механических характеристик матриц пропорционально увеличиваются характеристики механических свойств композиций при сдвиге и сжатии. В волокнистых композиционных материалах усталостное разрушение начинается с матрицы при достижении в ней определенного напряжения. Гетерогенная структура материала, различие в уровнях напряженности волокон и матрицы, а также наличие поверхностей раздела затрудняют процесс зарождения и роста трещин в направлении, перпендикулярном к направлению армирования, и образование мятигтряльной трещины, приводящей к разрушению. Поэтому у композиционных материалов более высокое сопротивление y iajio itiOHy разрушению, чем у традиционных материалов. Так, например, отношение усталостной прочности (на базе 10 циклов) к пределу прочности у стандартных алюминиевых и магниевых сплавов составляет 0,2— 0,3, а у бор алюминиевой композиции ВКА-1—0,7—0,75, т. е. в 3—4 раза больше. [c.586]

Основные закономерности зависимости предела выносливости от прочности были рассмотрены ранее. Они сводятся к тому, чта предел выносливости увеличивается менее интенсивно, чем предедг прочности, а также что с увеличением предела прочности и понижением пластичности более суш,ественно проявляется влияние концентрации напряжений, коррозионных сред, чистоты поверхности и т. п. Это не значит, что необходимо отказаться от использования высокопрочных материалов, однако следует весьма тш,а-тельно относиться к устранению и нейтрализации (с использованием различных конструктивных и технологических методов) действия различных факторов, способных привести к снижению характеристик сопротивления усталостному разрушению. [c.51]

При расчетах на прочность и долговечность деталей жашин и конструкций при переменных нагрузках необходимо нать характеристики сопротивления усталостному разрушению металлов с учетом влияния конструктивных и эксплуатационных факторов. Получение необходимой информации в полном объеме 1путем проведения соответствующих экспериментов не всегда возможно, учитывая разнообразие используемых в технике материалов и условий их эксплуатации. [c.276]

В общем случае усталостного изнашивания необходиьюсть достижения высокой твердости поверхностей проблематична. Увеличение твердости, как правило, сопровождается исчерпанием запаса пластичности и способности дальнейшего накопления деформации [84]. Не случайно практически одновременно с теорией усталостного изнашивания в триботехнику было введено правило положительного градиента механических свойств [83]. Суть правила сводится к необходимости снижения прочностных характеристик материалов по мере приближе- [c.8]

Ряд значений коэффициента k, полученных Эрхардом при одной величине скорости скольжения и нагрузки, приведен в табл. 6.1. И. В. Крагельский рассмотрел несколько выражений для подсчета интенсивности износа, выведенных для условий микрорезания и упругого контакта между микронеровностями. Эти уравнения основаны на явлении усталости материала как главного фактора процесса износа. Уравнения включают геометрические характеристики поверхностей (высоту микронеровностей, радиус выступов и т. д.), механические свойства (предел текучести, модуль упругости и др.), коэффициент трения и усталостные характеристики материалов. Эти уравнения хорошо согласуются с экспериментально полученными соотношениями. Однако они сложны для практического применения, так как включают эмпирические константы, зависящие от геометрии поверхности. [c.110]

Возможность использования шага усталостных бороздок в качестве характеристики процесса усталостного разрушения материала обусловлена определяющей ролью развития треш ины пО механизму микроотрыва на стадии П. К материалам, образующим усталостные бороздки, относятся [c.263]

Закон распределения Вейбулла, Практика исследования агрегатов и деталей автомобилей показывает, что наиболее применимым законом распределения для описания их прочности и долговечности является закон распределения, предложенный Вейбул-лом. Этому закону хорошо следуют распределения предела упругости ряда металлов, характеристики прочности материалов, усталостная долговечность деталей, наработка до отказа многих невосстанавливаемых изделий (например, подшипников качения), наработка до отказа некоторых изделий, у которых отказ наступает вследствие усталостного разрушения и др. (рис. 18 и 19). [c.33]

Кроме того, склеивание, как. метод неразъемного соединения элементов конструкции, испытывающих значительные нагрузки, позволяет соединять различные по толщине материалы без снижения их физико-механических характеристик повышать усталостную- прочность конструкции за счет более рацио-нального использования конструкционных материалов снижать ее стоимость получать высо коэкономичные, прочные и жесткие многослойные и сотовые конструкции создавать принципиально овые высокоэффективные конструкции, в ряде случаев склеивание является единственно воз.можным видо.м соединения элементов конструкций, особенное автомобильной, авиационной и космической технике. [c.163]

I) том числефреттинг-коррозией. Условия эксплуатации существенно влияют на характеристики сопротивления усталостному разрушению, и это необ-кодимо учитывать как при разработке материалов, так и при расчетах на прочность. [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...