Кривые Велера усталости

В связи с тем, что в последнее время появилась необходимость в проектировании конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках выше предела текучести, исследователей заинтересовал левый участок кривой Велера, относящийся к области малоцикловой усталости. На рис. 21.1.1 представлено схематическое изображение кривой усталости. [c.360]

К 15.2. 7. Что представляет собой кривая усталости (кривая Велера) и как ее получают [c.567]

На рис. 202 показана такая кривая. Ординаты точек этой кривой представляют амплитуды напряжений, которые имели образцы, абсциссы — числа выдержанных ими циклов, соответствующие этим амплитудам. Такие кривые часто называют кривыми Велера по имени одного из основоположников учения об усталости материалов. Предел выносливости определяется как постоянная ордината участка кривой, где она становится параллельной оси абсцисс. [c.352]

Так, широко применяются методы испытания образцов на выносливость (усталость) с использованием известного уравнения, связывающего число циклов до разрушения N с действующим напряжением а, (уравнение кривой Велера) [c.505]

Длительными испытаниями устанавливается зависимость числа циклов N от переменной величины максимального цикла ртах, необходимого для разрушения образца. Обычно эту зависимость представляют графически в виде так называемой диаграммы усталости (кривой Велера). [c.40]

Рассмотрим зависимость между скоростью роста йа (1М и кривыми Велера в координатах Л с (АК), имеющую место в случае, когда рост трещин преобладает по сравнению с их зарождением в процессах усталости Лст ов- Интегрирование кривых (АК) [c.264]

Отмечено некоторое отличие в длительности стадий усталостного разрушения исследованных материалов. Увеличение прогиба в начале испытаний на первом участке первой стадии у образцов из сплава на основе титана и стали 30 происходит очень быстро, в течение 500—2000 циклов, длительность же второго участка первой стадии, характеризуемого уменьшением прогиба, различна. Так, максимум на диаграммах усталости для стали 30 наступает через 5—10 тысяч циклов при всех напряжениях выше предела усталости, то есть длительность первой стадии очень мала и составляет 2% от общей долговечности образцов. Длительность же первой стадии для сплава на основе титана значительно больше (14—27% от долговечности образцов). Это объясняется тем, что в стали 30 как процессы упрочнения, так и процессы разупрочнения протекают очень интенсивно, в результате чего относительно рано появляются микроскопические трещины усталости, вызывающие необратимые повреждения и снижающие усталостную прочность. Указанный вывод подтверждается известным фактом малой выносливости при перегрузках среднеуглеродистых отожженных сталей, для которых кривая повреждения (кривая Френча) проходит почти параллельно горизонтальной части кривой Велера. [c.39]

В условиях совместного действия коррозионной среды (влажная атмосфера, пресная и морская вода, конденсаты продуктов сгорания и др.) и циклических нагрузок различного знака наблюдается процесс коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов (стали, сплавы алюминия, латуни и др.). Число циклов до разрушения при данной нагрузке уменьшается по сравнению с испытаниями в сухом воздухе, а истинный предел усталости не достигается. Поэтому коррози-онно-усталостные испытания проводят на базе определенного числа циклов (обычно 5-WN). На кривой Велера (рис. 11) после перелома появляется нисходящий участок, крутизна которого зависит от условий испытания (различный доступ кислорода к металлу, различная обработка поверхности, различная степень предварительной коррозии и др.). [c.131]

Испытания на усталость позволяют определять сопротивление металлов повторно-переменным нагрузкам. Количество повторений (циклов), которое выдерживает металл в образцах или в деталях машин до разрушения, зависит от величины и характера напряжений. Эта зависимость для чёрных металлов имеет показанный на фиг. 159 (кривая Велера). [c.70]

Кривая Велера имеет два различных участка. В пределах первого из них выносливость ограничивается вполне определённым числом циклов. Например, при напряжении <з произойдёт разрушение, если число циклов превысит N На втором участке кривая Велера приближается к асимптоте с ординатой ау. Повторное приложение сту уже не связано с разрушением металла. Это напряжение называют пределом усталости. [c.70]

Метод нисходящих нагрузок. При испытании с целью получения кривой Велера количество образцов обычно составляет 8 — 12. Первый образец устанавливается на напряжение, равное 2/д Нагрузка на последний образец ориентировочно может быть принята равной той, которая вызывает в образце напряжение а=0,45- 0,5 а/). Ступени последовательного снижения нагрузок от первого образца к последним располагаются равномерно в интервале между верхним и нижним пределами напряжений. При меньших нагрузках выявляется то напряжение, при котором образец не ломается после 10 циклов. Для решения вопроса, является ли это напряжение пределом усталости производят проверку, нагружая следующий образец на напряжение, среднее по величине между напряжением, не вызвавшим поломки после 107 циклов, и тем, при котором образец сломался. Если и при этом напряжении образец не сломается после 107 циклов и разность между величинами напряжений — наименьшего, вызвавшего поломку, и наибольшего, не вызвавшего её, —не превышает 5% и не больше 1 кг млА, то считают, что предел усталости установлен. Чтобы подтвердить этот результат, обычно производят испытание ещё одного образца при напряжении, равном установленному пределу усталости. [c.84]

Метод, основанный на использовании характеристик кривой Велера [1]. Целью этого метода является выявление такой последовательности нагрузок, при которой испытание на усталость и построение кривой Велера могут быть произведены при минимальном количестве образцов. Согласно этой методике образец № 1 устанавливается на напряжение о,, при котором вполне вероятна поломка приблизительно после 3-105 циклов, причём величина определяется [c.84]

В случае же поломки образца № 3 напряжение 34 следует взять на 2—3 kz mm меньше зд. В связи с тем, что кривая Велера после Ю циклов для чёрных металлов становится почти параллельной оси абсцисс, следует ожидать, что З4, уменьшенное на 2—3 кг/им , в сравнении с Зд не должно привести к поломке, и образец пройдёт 107 циклов, Образец № 5 устанавливается для уточнения предела усталости. [c.84]

Как известно, усталостные испытания являются длительными, так как предел выносливости определяется при накопленном числе циклов нагружения, равном для стали Ю циклов, а для легких сплавов и других металлов, кривые усталости которых не имеют горизонтальных участков, 10 циклов (ГОСТ 2860—65). Для построения кривой Велера (кривой выносливости) по ГОСТ 2860—65 необходимо испытать образцы на 4—5 уровнях напряжений, превышающих предел выносливости, т. е. 8—10 образцов. Особенно много времени требуется для испытания образцов, деталей или машин в целом на низких уровнях напряжений (при наиряжении, равном пределу выносливости или близком к пределу выносливости). В то же время часто бывает необходимо определить предел выносливости еще в процессе проектирования или провести сравнительные испытания нескольких изделий на усталостную прочность. В этом случае были бы удобны ускоренные методы испытаний, требующие меньших затрат времени, хотя и не обеспечивающие такой точности, как обычные методы. [c.61]

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 выносливости (усталости) для данной марки металла определяют экспериментальным путем и обозначают через Or, где индекс г — величина асимметрии цикла. Напрнмер, a i — предел выносливости для симметричного цикла (г = —1), оо —предел выносливости для пульсирующего цикла (г=0). На рнс. 3.31 показан типичный график зависимости напряжения от числа циклов нагрузки для черных металлов (кривая Велера), где ов — предел прочности и Or — предел усталости. [c.123]

Единичный акт усталостного откола. Используем кривую усталости (кривую Велера) для одного зерна. Эта кривая определяет зависимость предельного числа циклов N (после которого происходит разрушение) от максимального напряжения (или нагрузки) в течение пульсирующего цикла. Напомним, что под пульсирующим понимается цикл, минимальное напряжение в котором равно нулю. Форма цикла и частота слабо влияют на предельное число циклов. Характерная кривая усталости изображена на рис. 207. [c.509]

Совокупность напряжений от минимального до максимального (за один период их изменений) позже получило название цикла, а переменное нагружение — циклического. Результаты, полученные А. Велером для трех марок сталей, которые использовались для производства осей железнодорожных колес в 1863 г., приведены на рис. 1.1. Полученные кривые получили название кривых усталости, или кривых Велера. В 80-х гг. XIX в. было принято строить кривые усталости как зависимость размаха напряжений от наименьшего напряжения, а не среднего, как прежде. [c.5]

Кривые усталости, называемые также кривыми Велера [31], бывают двух типов кривые, которые, начиная с известного числа циклов, практически переходят в горизонталь, подобный тип кривых характерен для многих сталей при невысоких температурах испытания (рис. 21.2, кривая /) кривые, которые непрерывно понижаются, что характерно для многих сплавов, для сталей и других материалов при высоких температурах испытания и для всех материалов в коррозионной среде (рис. 21.2, кривая 2). [c.178]

Левой части кривой Велера соответствует при числах циклов от тысяч до десятков и сотен тысяч так называемая усталость при малом числе циклов или разрушение от повторно-ста-тических нагрузок. [c.179]

Кривую усталости можно строить при доведении испытания до полного разрушения образца или изделия (обычные кривые усталости или кривые Велера) по началу развития трещины [5, 6] по накоплению определенной повреждаемости, обнаруживаемой путем электрических, оптических, магнитных и других методов [22]. [c.180]

Рассмотрим условия, опреде.пяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины и до критической /с, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. Следовательно, в данном случае, как обычно, надо исходить из того, что начальный трещиноподобный дефект существует в конструкции с момента ее изготовления (несмотря на дефектоскопический контроль, который, как известно, имеет определенный допуск на размер не-обиаружпваемых дефектов). К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов иитеисивиости напряжений (Кс или Я/с) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций я елательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [c.272]

Обобщенная диаграмма усталости приведена на рис. 19, где AB — кривая выносливости (кривая Велера). При напряжениях ниже длительного предела выносливости микротрещнны не развиваются. А В С — линия начала появления субмикроскопи-ческих трещин и А С — линия начала образования микротрещин или линия необратимой повреждаемости (линия Френча). При критическом напряжении усталости разрушение про- [c.82]

Твердые сплавы, широко применяемые в промышленности в виде режущих и формоизменяющих инструментов, подвергаются разнообразным механическим и термическим переменным нагрузкам. Достаточно указать на реншм прерывистого резания при токарной обработке, на фрезерование, глубокую вытяжку, прессование и штамповку с помощью твердосплавных инструментов. Оптимальное использование соответствующих инструментов требует знания с достаточно высокой точностью характеристик усталостной прочности описанных сплавов [1]. Вследствие хрупкости твердых сплавов при построении кривых Велера необходимо испытывать большое количество образцов, что приводит к повышенному расходу материала и увеличению времени испытаний. В настоящей работе впервые представлены результаты исследований по распространению усталост- [c.258]

Таким образом, по 5—6 образцам устанавливается приблизительный вид кривой Велера. При наличии большего количества образцов их используют для уточнения отдельных участков, добиваясь расположения полученных результатов либо вдоль всей кривой Велера, либо только в верхней или нижней её частях, в зависимости от цели испытаний. Нельзя применять несломавшиеся образцы для испытаний при увеличенных нагрузках, так как под действием переменных напряжений ниже предела усталости материал значительно упрочняется [29]. [c.84]

Построение диаграммы напряжение — число циклов . Существуют три способа. При первом способе строится кривая Велера в координатах напряжение — число циклов (фиг. 190, а). Предел усталости в этом случае соответствует ординате асимптоты кривой Велера. Выявление асимптоты иногда вызывает затруднения, так как испытания обычно проводятся при сравнительно небольшом числе циклов (до 5-lUfl-f-10-108), поэтому предпочитают пользоваться двумя другими способами. [c.84]

Различают два типа кривых усталости (кривые Велера). Для первого типа характерно то, что кривая после некоторого (довольно большого) числа циклов становится практически горизонтальной (рис. 2.2, линия /). Такой тип кривой усталости имеют М ногие стали при невысоких температурах. Способность сопротивляться усталостным разрушениям называют выносливостью. [c.18]

Выносливость образцов определялась построением кривых Велера с базой испытания 7-10 циклов (рис. 123). Образцы, высаженные с последующим сглаживанием, показали повыщение сопротивления усталости по сравнению со щлифованными на 19,6%, а образцы только высаженные — на 12%. Такое повышение сопротивления усталости объясняется термомеханическим упрочнением. Микротвердость поверхности составила 5700... 6200 МПа. Образцы, полученные высадкой, как правило, ломались по верщинам выступов, а высаженные и сглаженные образцы — по впадинам. Это подтверждает наименьщие деформации и термические воздействия в центре выступа и, как следствие, их низкую твердость и прочность после сглаживания этот же поверхностный слой имеет высокое упрочнение и излом происходит по меньщему сечению. [c.154]

Мы ужо говорили о немецком ученом Л. Вёлере и об открытом нм явлении усталости. Кривая Велера связывает наирягкение с числом циклов до разрушения, что позволяет судить о долговечности элемента конструкции. Однако здесь не содержится информации о медленном развитии трещпн в этом процессе, а ведь именно подрастание усталостных трещин до критического размера и ведет к разрушению элементов циклически нагруженных конструкций. [c.135]

Сз, % — постоянные материала), то по формуле (1.6) можно найти число циклов до разрушения в- зависимости от максимального напряжения за цикл (кривая Велера). Получающаяся зависимость действительно наблюдается для металлов в том случае, когда величина отах больше предела усталости. При меньшей нагрузке, по-видимому, вследствие эффекта микроприспособляемости становится неприемлемым допущение [c.16]

Цветные металлы, как правило, не обнаруживают предела усталости хотя кривая Велера для них по мере понижения амплитуды напряжений становится все более пологой, нет призна-ков наличия горизонтальной асим- Рис. 189. [c.305]

Во многих случаях напряжения в конструкции при периодических нагрузках превышают предел усталости. Это относится, например, к деталям авиационных двигателей, лопастям несухцих винтов вертолетов, к ряду объектов военной техники, срок эксплуатации которых очень ограничен различными причинами. В этих случаях важно знать характеристики ограниченной выносливости, которые определяют ресурс детали или конструкции, обеспечивают сопротивление усталостным разрушениям в течение определенного срока, т. е. некоторого числа циклов. Поэтому,, если при расчетах на усталость из всей кривой Велера важно знать фактически лишь одну точку — предел усталости, то при расчете на ограниченную выносливость суш.ественное значение приобретает верхняя часть кривой Велера. Однако характеристики работы детали и ее ресурс, поскольку он задан, исходя из других соображений, фактически определяют уменьшенную базу испытаний на усталость. Тем самым главным становится по возможности наиболее точное воспроизведение в испытаниях истинных условий работы детали и установление статистических характеристик, определяющих вероятность разрушения детали при напряжениях, отличающихся от выявленного таким образом условного предела усталости (предела ограниченной выносливости), и при числах циклов, отличающихся от базы испытаний. Последнее особенно важно в связи с тем, что при напряжениях, заметно превышающих истинный предел усталости и близких к пределу статической прочности, разброс данных усталостных испытаний бывает очень большим. В последние годы статистическим методам обработки данных усталостных испытаний уделяется большое внимание. [c.306]

По результатам испытаний строят график зависимости между сгтах и N. Так как с уменьшением сгщах число циклов до разрушения N растет очень быстро, то по оси N удобно пользоваться логарифмической шкалой. График такой зависимости показан на рис. 15.7. Его называют кривой усталости (выносливости), или кривой Велера. В экспериментах на усталость обычно наблюдается значительный разброс результатов. Поэтому при построении кривой усталости используются методы статистической обработки экспериментов. [c.468]

В практике лабораторных испытаний наиболее распространенным методом испытания на усталость является метод Велера- Этот метод связан с испытанием большого числа образцов при различных напряжениях и определением предела выносливости. Число образцов, необходимых для получения кривой Велера, составляет, как правило, не минее 10. Сдедует отметить, что при испытаниях на усталость при максимальнь1х напряжениях значительно ниже предела текучести возникающая в процессе испытаний трещина развивается в условиях плоской деформации. [c.109]

В практике лабораторных испытаний наиболее распространенным методом испытаний на усталость является метод Велера [133—137], связанный с испытанием большого числа образцов при различных напряжениях и определением предела выносливости. Как правило, число образцов, необходимых для получения кривой Велера, составляет не менее 10. Кривые усталости, построенные по методу Велфа, определяют предел выносливости в зоне ограниченной долговечности, число циклРв которое выдерживает образец до разрушения при данном номиналы ом напряжении. Они совсем не учитывают влияния трещин (нарушений салонности), образующихся и развивающихся в процессе испытаний, на общее сопротивление усталости. Однако в условиях эксплуатации в нагруженных узлах и деталях это номинальное напряжение (предел выносливости) может быть значительно превышено в местах образования трещин или в местах расположения концентраторов напряжений. Очевидно, что, используя результаты испытаний на усталость, полученные по методике Велера, можно существенно превысить безопасное допустимое напряжение при расчете нагруженных узлов деталей. [c.136]

В 1858 г. Велер впервые показал, что на прочность материала влияет цикличность нагружения и что чем ниже амплитуда напряжения, тем больше число циклов до разрушения. Так в жизнь вошли кривые усталости (кривые Велера), по которым до последних лет в оснбвном проводились оценки сопротивления материала усталостному разрушению. Спустя 100 лет, с развитием теории трещин на основе механики разрушения было установлено, что важнейшим информативным параметром для анализа усталостного разрушения является скорость роста трещины. Это привело к введению в экспериментальную практику кинетических диаграмм усталостного разрушения, связывающих скорость роста трещины dl — dN с размахом коэффициента интенсивности напряжения А/С. Экспериментальные исследования зависимости скорости роста трещины от размаха коэффициента интенсивности напряжения позволили выделить три характерные стадии роста трещины (рис. 69) [c.124]

Оценку сопротивляемости материала действию переменных напряжений провсь дят испытаниями на выносливость партии из 15—20 однотипных образцов, которые доводят до разрушения при разном уровне амплитуд напряжений. По результатам испытания строят кривые усталости (кривые Велера), показывающие зависимость между числом циклов до разрушения N и максимальным напряжением или амплитудой цикла (рис. 10). По оси абсцисс, а иногда и по оси ординат для удобства откладывают значения ig и 18 о. [c.25]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...