Усталость масштабный фактор

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]

Несущая способность подшипников, определяемая выносливостью, пропорциональна статической с поправками, учитывающими специфику усталости. Статическая несущая способность подшипников качения по Герцу пропорциональна квадрату диаметра шариков или произведению диаметра роликов на их рабочую длину, а также пропорциональна числу тел качения. При оценке несущей способности по выносливости для шарикоподшипников вводят масштабный фактор в форме понижения показателя степени при диаметре шарика. [c.352]

При расчете детали на усталостную прочность наряду с фактором состояния поверхности необходимо учитывать также еще так называемый масштабный фактор. Опыты, проведенные по определению предела усталости для образцов различных размеров, показали, что с увеличением последних предел усталости уменьшается. Объясняется это тем, что максимальные напряжения в детали не характеризуют полностью всего процесса усталостного разрушения. От величины [c.404]

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]

Максвелла формула 397 Малоцикловая усталость 683 Масса приведенная 645 Масштабный фактор 668 Материал анизотропный 20 [c.771]

К детали, изготовленной из пластичного материала, предъявляют требование, чтобы она обладала достаточной прочностью в смысле усталости и в ней не возникали остаточные деформации. Коэффициент запаса по текучести для детали определяют по формуле (22.21), как и для лабораторного образца, так как в этом случае концентрации напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности детали не учитывают. [c.595]

Влияние абсолютных размеров детали (масштабного фактора). Экспериментально установлено, что с увеличением абсолютных размеров деталей их сопротивление усталости снижается. Это объясняется статистической теорией разрушения, согласно которой при увеличении абсолютных размеров возрастает вероятность попадания дефектных зерен в зону концентрации напряжений. Существуют и технологические причины, способствующие проявлению указанной закономерности. Масштабный эффект зависит главным образом от поперечных размеров деталей и оценивается коэффициентом [c.254]

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]

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]

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]

Феноменологический и физический пути построения критериев. Описанный выше подход к построению критерия для оценки границы перехода материала в предельное состояние имеет чисто феноменологический характер, никак не связанный с дискретностью строения материи поэтому и сами критерии имеют чисто феноменологический характер. В отличие от феноменологического, мыслим и физический подход к решению проблемы. Однако даже в случае линейного напряженного состояния или чистого сдвига теоретически находить характеристики, определяющие переход материала в предельное состояние, удается лишь для монокристаллов идеальной структуры. В случае же наличия многообразных дефектов структуры монокристалла, а тем более в случае поликристаллического тела (металла), проблема до сих пор не разрешена надежно даже для отмеченных выше элементарных однородных напряженных состояний. В настоящее время предпринимаются многочисленные попытки в направлении построения физических теорий с использованием методов математической статистики и теории вероятностей, к сожалению, пока далекие от возможности непосредственного широкого их использования в практических расчетах. Больше других удалось исследовать вопросы хрупкого разрушения, в том числе рассмотреть масштабный фактор и изменчивость прочности, а также явление усталости. Однако будущее принадлежит именно статистическим теориям, описывающим физику явления с единых позиций. [c.539]

В заключение необходимо отметить, что инверсия масштабного фактора при коррозионной усталости характерна для углеродистых, низко-и среднелегированных мартенситных нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов. Наиболее заметна она при изменении диаметра образца до 50—60 мм (рис. 69) и проявляется при большой базе испытаний, когда коррозионно-усталостное разрушение контролируется электрохимическим фактором. У нержавеющих сталей, склонных к щелевой коррозии, с увеличением диаметра образцов предел выносливости снижается и при испытании и в воздухе, и в коррозионной среде. [c.136]

Анализ результатов испытаний позволяет сделать заключение, что масштабный фактор при усталости упрочненных обкаткой валов с насаженными втулками при ограниченном до 2-10 числе циклов нагружения проявляется примерно так же, как и при испытании неупрочненных валов. С увеличением диаметра вала его сопротивление усталости уменьшается. [c.151]

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]

Напомним, что кривые ф (х, R) отражают все особенности сопротивления усталости испытуемых образцов такие, как масштабный фактор, состояние поверхности, воздействие агрессивной среды и при необходимости даже влияние концентрации напряжений. В случае, когда уравнение (3.54) используется для проверки прочности, в качестве исходных данных должны использоваться кривые усталости, отвечающие малым вероятностям разрушения. [c.152]

В 1929—1930 гг. было установлено большое влияние масштабного фактора — предел усталости малых образцов диаметром 5—10 мм оказался выше предела усталости образцов диаметром 50—200 мм. ЭтО открытие потребовало пересмотра ранее выполненных работ, в которых масштабный фактор не учитывался. [c.7]

Необходимо отметить также тот факт, что пределы усталости для одних и тех же материалов, определенные различными авторами, неодинаковы. Так, в работе [2] предел усталости для стали 45 равен ст-i = 22 кгс/мм в работе [3] T-i = = 24—26 кгс/мм . Результаты наших испытаний дали величину <7-1 = 32,3 кгс/мм . Несовпадение величин пределов усталости для одних и тех же материалов происходит из-за многих факторов. В частности, большое влияние оказывает масштабный фактор, нестабильность структуры и свойств материала одной и той же марки стали, различия в термообработке и т. д. Наши исследования показали, что предел усталости для зубчатых колес зависит от таких параметров, как число зубьев, модуль, ширина зубчатого венца, степень точности. Расчетным путем влияние этих факторов весьма трудно учесть. Поэтому для получения высокой точности и надежности расчета необходимо определять прочность самих зубьев путем их испытания. Обычные испытания для построения кривой Велера довольно длительны, в связи с этим важное значение приобретают ускоренные методы испытаний. При этом более определенной величиной, характеризующей прочность зуба, будет не допускаемое напряжение, которое трудно измерить, а удельная нагрузка, равная отношению окружного усилия к модулю и ширине зубчатого венца, т. е. [c.105]

Предел усталости зависит в общем случае от чистоты металла (наличия примесей), его однородности (наличия вакансий, дислокаций, искажения кристаллитов), характера и однородности термической обработки, характера механической обработки (холодный наклеп, состояние поверхностного слоя и чистота поверхности), окружающей среды, температуры и размеров образца. Как правило, усталостная прочность элементов конструкции или детали всегда ниже усталостной прочности гладкого стандартного образца при одинаковых прочих условиях, Это объясняется наличием разного вида концентраторов и масштабным фактором. При знакопеременных или повторяющихся напряжениях в кон-20 [c.20]

Напряжения изгиба от массы вала и дисков — знакопеременные. Учитывая имеющиеся на валу концентраторы, возможные остаточные напряжения и другие факторы, указанные напряжения не должны превышать 180 кгс/см . Зная предел усталости (с учетом масштабного фактора), пластичность материала и фактические коэффициенты концентрации, можно точно рассчитать турбинный вал на усталость. Однако вследствие того, что знакопеременные напряжения изгиба, как правило, очень малы, этот расчет выполнять не обязательно. [c.272]

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]

Установление характеристик сопротивления усталости применяемых в гидротурбостроении сталей и их сварных однородных и разнородных соединений в зависимости от масштабного фактора, вида сварки, термообработки и остаточных напряжений. [c.5]

Таким образом, результаты показывают, что масштабный фактор в сопротивлении усталости проявляется по-разному. [c.22]

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

Более резкое проявление масштабного фактора в сопротивлении усталости разнородных сварных соединений по сравнению с основным металлом, по-видимому, может быть объяснено влиянием остаточных напряжений, возникаюш,их после термообработки в разнородных сварных соединениях. [c.40]

Масштабный фактор. Результаты экспериментальных исследований показывают, что с увеличением диаметра резьбы сопротивление усталости соединений снижается вследствие вредного влияния масштабного фактора, особенно для деталей с концентрацией напряжений [c.183]

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]

Отношение предела усталости детали о ]д к пределу усталости образцов стандартного размера ( =8- 12 мм) назтявается коэффициентом масштабного фактора, или просто масштабным фактором, [c.404]

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]

Под воздействием агрессивной среды сопротивление усталости растет с увеличением размеров образцов (детапей). Это явление проттоположно испытаниям в атмосфере. Данное явление, установленное впервые Г. В. Карпенко, названо инверсией масштабного фактора [17, J 8 . [c.51]

Опыты А. В. Карлашова [91] проведены с целью определения масштабного фактора при адсорбционной и коррозионной усталости стали. [c.89]

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]

Имеющиеся в литературе немногочисленные данные дают основание предположить, что описанная выше инверсия масштабного эффекта при коррозионной усталости характерна не для всех металлов и сплавов. Она обнаружена у углеродистых, низколегированных и некоторых высокопрочных нержавеющих сталей, а также алюминиевых сплавов. У стали 12Х18Н9Т увеличение диаметра образца с 10 до 60 мм привело к снижению сопротивления усталости и в воздухе, и в коррозионной среде, т.е. инверсия масштабного фактора не обнаружена [130, с. 16—26]. Причину ее отсутствия авторы видят в склонности стали 12Х18Н9Т к щелевой кор- [c.135]

В присутствии 3 %гного раствора Na I условный предел коррозионной выносливости уменьшился со 160 до 80 МПа. Увеличение сечения гладких деталей из углеродистых и низколегированнь1х сталей приводит к уменьшению их выносливости в воздухе и повышению сопротивления коррозионной усталости, т.е. имеет место так называемая инверсия масштабного фактора в коррозионной среде. Однако этот вывод, как указано выше, нельзя считать универсальным. [c.139]

Исследования, проведенные на образцах диаметром 5, 20 и 40 мм из отожженной стали 40Х, ослабленных кольцевыми V-образными канавками со следующими параметрами f/a =0,4, а =60° (f - глубина, а =d/2 а - угол раскрытия), показали, что масштабный фактор при усталости в воздухе находится в тесной связи с концентрацией напряжений (Пого-рецкйй Р.Г. и др. [184, с. 11-14]). Сопротивление коррозионной усталости образцов зависит от их диаметра и от остроты надреза. Сама же острота концентратора не одинаково влияет на выносливость образцов различного диаметра в коррозионной йреде. Чувствительность концентрации напряжений при коррозионной усталости с увеличением диаметра образца уменьшается, т.е. наблюдается явление, противоположное отмеченному при испытаниях в воздухе (рис. 71). [c.140]

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]

Предел усталости при кручении сварных соединений на 12% ниже предела усталости основного металла. Таким образом, остаточные напряжения, возникшие вследствие термического цикла сварки трением, меньше влияют на усталостную прочность сварных соединений при кручении, чем при изгибе. Эти результаты согласуются с даиными исследований И. В. Кудря/вцева. Для определения заоисимости усталостной прочности сварных соединений от масштабного фактора образцы 0 12, 20, 30, 40 мм из стали 45 были подвергнуты ускоренным усталостным испытаниям. [c.188]

Для рассматриваемого сечения спиральной камеры принимается сталь с пределом прочности Од = 7200 кгс/см . Предел усталости может быть приближенно принят t j-. = 0,5 для малых образцов. С учетом коррозионного действия воды, масштабного фактора и состогяния поверхностного слоя предел выносливости стали уменьшают до 1080 кгс/см . [c.154]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...