Предел выносливости конструкции

Проанализируем кривые усталости вторичных валов коробки передач, приведенных на рис. 99. данном случае точка перелома кривой усталости соответствует приблизительно 5 млн. циклов. Вероятность нахождения, точки перелома на уровне 7 млн. циклов составляет лишь 0,1 %, так как она расположена на доверительной границе 99,9%. Точки, соответствующие валам, не разрушившимся при 10 млн. циклов, находятся вне доверительной границы. Следовательно, можно считать, что валы, выдержавшие 10 млн. циклов нагружения без разрушения, испытаны не в зоне наклонного участка и этот уровень нагружений лежит в области предела выносливости конструкции. [c.153]

Повторные знакопеременные и знакопостоянные нагрузки при нормальной температуре. При полной оценке усталостной прочности материала, несмотря на несомненную условность испытаний гладких образцов на усталость, эти испытания следует проводить. Результаты этих испытаний указывают тот предел, к которому должен стремиться предел выносливости конструкции (надрезанного образца) в зависимости от условий нагружения (степень асимметрии цикла, частота циклов и т. п.). Необходимо также оценивать чувствительность к надрезу при соответствующих режимах и условиях нагружения при этом способ изготовления надреза и его форма должны как можно больше соответствовать применяемым при изготовлении реальных деталей из изучаемого металла. [c.331]

В статье Смита [8] предложен метод определения предела выносливости конструкций из алюминиевых сплавов по заданным значениям коэффициентов концентрации и условия.м загружения применительно к самолетостроению. [c.213]

Изучение циклической прочности при нестационарных режимах имеет большое принципиальное и прикладное значение, так как позволяет глубже узнать природу усталости, рациональнее использовать материал и точнее определять долговечность конструкций в эксплуатационных условиях. Однако расчет усложняется. Необходим огромный экспериментальный материал для того, чтобы выяснить закономерности изменения пределов выносливости при различных спектрах нагружения. Должны быть учтены факторы концентрации напряжений, состояния поверхности и т. д., влияние которых на вид кривых усталости при нестационарных режимах может быть иным, чем при стационарном нагружении, и очень значительным (см. рис. 187). ,. - [c.309]

Другой способ заключается в снижении коэффициента амплитуда напряжений путем наложения постоянной нагрузки. Как видно из диаграммы Смита (см. рис. 164), повышение среднего напряжения цикла существенно увеличивает предел выносливости. Этот прием широко применяют в конструкции циклически нагруженных болтовых соединений, придавая болтам предварительную затяжку. При затяжке достаточно большой величины удается практически полностью устранить циклическую составляющую и сделать нагрузку статической. [c.315]

Газовая закалка зубьев шестерен по всему контуру, включая основание впадины (рис. 193, кривая 2), повышает предел выносливости по сравнению с исходной конструкцией из необработанной стали (кривая 1) в 1,85 раз (с 26 до 48 кгс/мм ). Закалка же только рабочей поверхности зубьев (кривая 3), напротив, снижает прочность по сравнению с исходной в 0,8 раза. [c.317]

С целью увеличения упругого закручивания торсионов повышают расчетные напряжения. При пульсирующих циклах обычно принимают т = 30 ч- 50 кгс/мм , что соответствует запасу прочности (ио пределу выносливости) порядка 1,5 — 2. В конструкциях, рассчитанных на ограниченную долговечность, напряжения доводят до 80—100 кгс/мм. [c.556]

На выносливость элементов конструкций, находящихся в реальных условиях эксплуатации, влияет ряд факторов, которые при обычном статическом расчете не играют существенной роли. В частности, предел выносливости зависит не только от свойств материала, из которого изготовлены указанные элементы, но и от их формы, размеров, способа изготовления и условий работы. [c.227]

Коррозионная усталость часто бывает причиной неожиданного разрушения вибрирующих металлических конструкций, рассчитанных на надежную работу в воздушной среде при нагрузках ниже предела выносливости. Например, неточно центрированный вал гребного винта на судне будет нормально работать до тех пор, пока не появится течь и участок вала, выдерживающий максимальные знакопеременные нагрузки, не окажется в морской воде. Тогда в течение нескольких дней могут образоваться трещины, из-за которых вал быстро разрушится. Стальные штанги насосов для откачки нефти из буровых скважин имеют ограниченный срок службы ввиду коррозионной усталости, возникающей в буровых водах. Несмотря на применение высокопрочных среднелегированных сталей и увеличение толщины штанг, разрушения этого типа приносят миллионные убытки нефтяной промышленности. Металлические тросы также нередко разрушаются вследствие коррозионной усталости. Трубы, по которым подаются пар или горячие жидкости, могут разрушаться подобным образом, вследствие периодического расширения и сжатия (термические колебания). [c.157]

Степень влияния местных напряжений на прочность детали существенно зависит от характера нагружения и материала. При расчете конструкции из пластичных материалов, работающей в условиях статического нагружения, местными напряжениями пренебрегают. Это объясняется тем, что при росте нагрузки напряжения в зоне концентрации, достигнув предела текучести, не возрастают до тех пор, пока во всех соседних точках они не достигнут того же значения, т. е. пока распределение напряжений в рассматриваемом сечении не станет равномерным. Иначе обстоит дело при циклически изменяющихся напряжениях. Многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Для оценки снижения прочности вводят эффективный коэффициент концентрации, равный отношению предела выносливости о 1 гладкого полированного образца к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, абсолютные размеры которого такие же, как и у гладкого образца [c.248]

Величина предела выносливости конкретной детали конструкции зависит от ряда факторов, главные из которых концентрация напряжений, масштабный фактор (размеры детали) и состояние поверхности детали (шероховатость и поверхностное упрочнение). [c.280]

Для определения предела выносливости материалов используются разнообразные конструкции испытательных машин, позволяющие вести испытания на различные виды деформации изгиб, кручение, растяжение — сжатие. В конструкции машин заложены разные принципы подачи нагрузки на образец машины могут быть инерционными, гидравлическими или с механическим приводом. [c.342]

На сопротивление усталости существенно влияет среда не только в смысле коррозии, но также в смысле температурных условий работы конструкций. Понижение температуры затрудняет пластическую деформацию и приводит к повышению выносливости, особенно для полированных образцов из малоуглеродистых пластичных и хладноломких сталей. В области закритической температуры для хрупкого состояния пределы выносливости приближаются к критическим напряжениям, достаточным для хрупкого разрушения и значительно (в 1,5—2 раза) превышающим значения o i для комнатной температуры при отсутствии концентрации напряжений. При наличии концентрации напряжений повышение (а 1)к также имеет место, но в меньшей степени (в 1,3—1,5 раза). Наименее выражено повышение пределов выносливости с понижением температуры у вязких хромоникелевых сталей и легких сплавов, не обладающих выраженной хладноломкостью. Однако [c.160]

Испытания на усталость соединений листовых конструкций. Полученных контактной точечной сваркой из сплавов ВТ1-0 и ОТ4-1, сталей и алюминиевых сплавов, показали близость предела выносливости стали и титановых сплавов [162]. По данным этой работы, уровень усталостной прочности сварных соединений определяется их конструктивным оформлением, при этом вид материала имеет меньшее значение. [c.157]

При увеличении диаметра образца число циклов для выявления предела выносливости значительно возрастает, достигая (для диаметров 50—150 и более мм) нескольких десятков или даже сотен миллионов циклов. В этом случае часто можно ограничиться определением сравнительной условной величины предела выносливости, база которого устанавливается по гарантированному сроку службы детали или конструкции, выраженному числом циклов. Например, средняя продолжительность жизни составляет для оси подвижного состава железных дорог 450-10 циклов для вала турбины 15-10 для железнодорожного моста 2-10 циклов. [c.109]

Исследованиями жаропрочных сплавов па никелевой основе, применяемых в конструкциях ГТУ, в широком диапазоне температур установлена весьма сложная зависимость их сопротивления циклическим нагрузкам. Предел выносливости с повышением температуры испытаний примерно до 1000 К сохраняется постоянным или изменяется весьма незначительно. В области температур 1050— 1100 К обычно заметно некоторое повышение сопротивления усталости и лишь для более высоких температур характерно его снижение. Особенно существенные изменения претерпевает форма кривой усталости. Как правило, в области комнатной и умеренно высоких температур кривая усталости состоит из наклонного и горизонтального участков. При температурах, превышающих температуру старения, горизонтальный участок кривой усталости исчезает и появляются резкие переломы кривых усталости в сторону снижения сопротивления циклическим нагрузкам [5, 6]. [c.376]

Получение зависимостей типа (1) для предела выносливости от параметров процесса фреттинг-коррозии (2) — (4) может быть совмещено с исследованием влияния этих параметров на интенсивность процесса [5]. Обязательным условием при этом должно быть максимальное приближение параметров а, р, 5 и других для исследуемой конструкции к эксплуатационным. [c.383]

Вибрационная прочность (предел выносливости) сварных соединений в конструкции зависит главным образом от [c.570]

Изменение предела выносливости детали в зависимости от конструкции соединяемой сваркой сборочной единицы приведено в табл. 7. [c.129]

Заготовка, как правило, имеет то или иное количество элементов. Каждый из этих элементов выполняет самостоятельную функцию. Наиболее эффективным путем повышения надежности заготовок является повышение надежности их элементов. Так, например, надежность литой детали может быть повышена созданием более рациональной конструкции ее элементов, применением новых, более совершенных материалов, обладающих повышенными литейными (технологическими) свойствами, коренным улучшением технологии производства, налаживанием контроля и др. Надежность работы деталей машин определяется расчетом их на прочность, предел выносливости, изгиб, срез и т. д. Наиболее трудной задачей при расчете прочности является определение запаса прочности заготовки. Запас прочности И , часто выражается следующим образом [c.346]

Наиболее распространенными факторами динамического механического воздействия являются вибрационные нагрузки. Возникающие при вибрациях инерционные силы могут вызвать напряжения, превышающие пределы прочности и выносливости конструкции. Интенсивность воздействия вибрации характеризуется частотой и ампли- [c.12]

Основными характеристиками, определяюш,ими выбор того или иного клея для конкретных конструкций, являются в первую очередь пределы прочности клеевых соединений при сдвиге, равномерном и неравномерном отрыве под действием кратковременных и длительных статических нагрузок и предел выносливости при сдвиге в исходном состоянии и. после воздействия комплекса физико-химических факторов (воды, влажного воздуха, условий тропического климата, теплового старения, растворителей, масел, топлив, грибков и др.), встречающихся в условиях эксплуатации клееных изделий. Для окончательного решения вопроса о применении в изделии выбранного клея изготовляют клееные конструкции или их элементы и испытывают в условиях, максимально приближающихся к эксплуатационным. [c.287]

При определении расчетных величин пределов выносливости 0 чк, сниженных циклической перегрузкой, как и для стальных конструкций [1], исходили из предположения о справедливости [c.143]

База испытаний и методика обработки результатов эксперимента. База испытаний принята в 2-10 циклов. Испытания, проведенные на базе 5-10 и 10-10 циклов показали [И], что при эффективных коэффициентах концентрации напряжений k <[ 2,0 (сварные листовые конструкции и клепаные конструкции) предел выносливости определяется на базе Nq = 2-10 а при 2,0 (сварные решетчатые конструкции) на базе 5-10 , причем закон изменения кривой усталости на участке от 2-10 до 5-10 циклов сохраняется прежним. Тем самым для соединений с величиной k 2s 2,0 возможно проведение испытаний на базе N 2 -10 циклов с последуюш,ей экстраполяцией кривых до значений Nq 5 -10 циклов. Это важно, так как проведение испытаний на базе iVg = 5-10 циклов сильно их удлиняет. Что касается результатов испытаний на базе = 10-10 циклов, то никаких уточнений значений пределов выносливости они не внесли. Определение пределов выносливости производилось путем построения усталостных кривых с числом разрушенных образцов в серии не менее шести, причем, как [c.149]

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]

При определении нижней границы воспроизводимых нагрузок исходят из того, что при воссоздании переменного режима, при котором отдельные амплитуды переменных нагрузок превышают предел выносливости конструкции (что справедливо для большинства айтомобильных деталей), физический смысл предела выносливости, получаемого при постоянной амплитуде, теряется. Последнее связано с тем, что конструкция, получившая частичное усталостное повреждение вследствие действия высоких уровней переменных напряжений, уже не может обладать первоначальным пределом выносливости, поэтому под воздействием последующих более низких уровней переменных напряжений повреждение продолжает развиваться даже в том случае, если эти напряжения меньше первоначального предела выносливости. Экспериментально установлено, что повреждающее воздействие продолжают оказывать напряжения, составляющие 0,7—0,5, а в отдельных случаях даже 0,3 первоначального предела выносливости. При составлении программы в первом приближении нижний уровень нагрузок можно ограничить значением, равным 0,5 первоначального предела выносливости. В дальнейшем по результатам пробных испытаний выясняется целесообразность проведения соответствующей корректировки нижнего уровня. [c.195]

Приведенные формулы (6.22), (6.25), (6.30) и (6.31) для запасов прочности могут быть выражены через пределы выносливости элементов конструкций в номинальных напряжениях ( t-i)д = сттпх (см. 7). [c.127]

Для учета влияния состояния поверхности (введением величины р) следует значение номинального иапряже-ния умножить на коэффициент 1/р. Этот коэффициент используется для согласования уровня максимального напряжения, определяющего разрушение в зоне концентрации напряжений, с пределом выносливости (T i по данным испытаний лабораторных образцов с тщательно обработанной поверхностью (полированной), обычно приводимым в справочниках. Тогда условие достижения максимальными напряжениями в элементе конструкции указанного предела выносливости можно записать в виде [c.159]

Несущая способность элементов конструкций по сопротивлению усталости при стационарном циклическом нагружении рассматривалась в 7 на основе вероятностных представлений. Это позволило медианное значение предела выносливости в номинальных нормальных напряжениях элемента конструкции ((Т-1)д выразить на основе уравнения (7.20) через медианное значение предела выносливости применяемого металла ( r-i), коэффициент концентрации напряжений а,, параметр неоднородности напряженного состояния L/G и чвуствитель- [c.167]

При больших габаритах изделий следует проводить местную термическую обработку зоны сварного соединения. При сварке встык деталей, имеющих различную толщину, возникают остаточные напряжения, которые приводят к усилению коррозии. Для уменьшения напряжений желательно уравнивание толщины свариваемых деталей на участке шва. Необходимо избегать наложения швов в высоконапряженных зонах конструкции, так как остаточные сварные напряжения, суммируясь с рабочими напряжениями, вызьшают опасность коррозионного растрескивания. Рекомендуется не деформировать металл около сварных швов, заклепок, отверстий под болты. Механическая обработка швов фрезой, резцом или абразивным кругом обеспечивает плавное сопряжение шва и основного металла и этим способствует уменьшению концентрации напряжений в соединении и повышению его коррозионно-механической прочности. Особенно эффективна механическая обработка стыковых соединений, предел выносливости которых после обработки шва растет на 40—60 %, а иногда достигает уровня предела выносливости основного металла. Стыковые соединения по сравнению с другими видами сварных соединений характеризуются минимальной концентрацией напряжений и наибольшей усталостной прочностью. Повышения усталостной проч- [c.197]

Примечание. Испытание изгибом при вращении проведено на машине конструкции института строительной механики на образцах диаметром 16 мм, длиной 80 мм при 3000 об/мин. Испытание при повторном кручении проведено на машине Лозенгаузена, 3000 перемен в минуту, на образцах диаметром 14 мм, длиной 27 мм. Испытание на растяжение — сжатие проведено на машине Шенка, 3000 перемен в минуту. Пределы выносливости установлены на базе 10 циклов [69]. [c.69]

Усталостная прочность сварных соединений. Усталостная прочность сварных соединений опреде 1яется глaвньJM образом тремя факторами конструктивным оформлением сварного соединения, качеством металла шва и околошовной зоны и наличием сварочных напряжений. Фактор конструктивного оформления—общий для сплавов различной основы, поэтому его влияние подобно влиянию на а сварных соединений стальных или алюминиевых конструкций. Исследованием усталостной прочности металла шва и околошовной-зоны установлена большая ее зависимость от качества присадочного материала, тщательности защиты от поглощения газов из воздуха расплавленным и нагретым металлом во время процесса сварки, наличия в сварном шве различного рода дефектов (непроваров, пористости и пр.) [ 148]. При определении пределов выносливости сварного соединения усиление шва механически удаляли, чтобы.в чистом виде вьшвить усталостную прочность сварного соединения по сравнению с таковой основного металла. [c.156]

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]

Для детального изучения коррозионно-усталостной прочности были проведены более широкие исследования на сплаве ВТ6 [107, 155]. Базовое число нагружений составляло при испытании на воздухе 10 цикл, а при испытании в 3 %-ном растворе Na I З Ю цикл. Как видно из рис. 97, средние значения предела выносливости образцов диаметром 10 мм, испытанных на воздухе и в коррозионной среде, практически совпадают. Однако разброс пределов выносливости образцов сплава данного диаметра при испытаниях в коррозионной среде больше, чем на воздухе, поэтому при малой вероятности разрушения в коррозионной среде снижение усталостной прочности составляет примерно 20 МПа (6 %). Более заметное снижение предела выносливости под воздействием коррозионной среды можно наблюдать при испытании образцов диаметром 20 мм — на 20—30 МПа, или на 6—9 %, и особенно диаметром 32 мм —на 40—50 МПа, или на 12 — 15 %. Таким образом, во всех случаях нельзя пренебрегать чувствительностью титановых сплавов к коррозионной среде, особенно когда требуется большая надежность работы конструкции. [c.160]

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]

Полученная рассеянная энергия в окрестности опасной точки опытного образца или реальной конструкции может быть использована для прогнозирования циклической долговечности с помощью метода ускоренного определения кривой усталости и предела выносливости [5, 6]. Для этой цели образец или конструкция подвергаются циклической нагрузке со ступенеобразно нарастающей амплитудой или программному нагружению, которое можно привести к ступенеобразному. Определяются суммарные рассеянные энергии А 1 для каждой ступени и до разрушения [c.84]

Таким образом, величина предела выносливости материала или натурного элемента конструкции, повреждаемых фреттингом, может прогнозироваться с учетом интенсивности процесса фреттинг-коррозии, вида нагруя-сения, конструктивной особенности заделки, технологических и других факторов для заданной вероятности разрушения. [c.386]

Исследовали циклическую трещиностойкость прокатных листов из обычной стали и стали повышенной прочности с ниобием. Установили, что в случае прв-лгожения напряжений по направлению толщины листа предел выносливости будет иметь более низкое значение и следует ожидать более короткий период зарождения трещины, что особенно надо учитывать для конструкций, подвергающихся случайным нагрузкам. [c.431]

Для упрочнения деталей машин наиболее часто применяется хромирование, осталивание, покрытие твердым никелем, бори-рование и наращивание тонких слоев сплавов. Электролитические покрытия оказывают существенное влияние на предел выносливости, износостойкоеть и коррозионную стойкость и другие эксплуатационные свойства деталей, машин и конструкций. [c.328]

U практике стендовых испытаний на виброустойчивость наибольшее применение находит прямой способ определения частоты собственных колебаний конструкций, который заключается в выявлении резонанса и фиксировании частоты возмущающих колебаний. Однако этот способ несовершенен, так как из-за демпфирующих свойств конструкции резонансная. частота элементов может отличаться от частоты возбуждения вибрации возможно также появление параметрических резонансов кроме того, на высоких частотах амплитуды колебаний имеют малые значения, и выявить резонансы прямыми методами трудно. Тем не менее, несмотря на малые амплитуды колебаний, механические напряжения в опасных местах крепления элементов или в самих элементах при резонансе могут значительно превьшшть предел выносливости и привести к выводу аппаратуры из строя. Однако некоторые элементы конструкции, например защитные кожухи, могут испытывать очень большие перегрузки при резонансах и в то же время резонансные эффекты этих элементов не нарушают работоспособность аппаратуры. Вследствие этого возникают определенные трудности при выявлении резонансных эффектов и результатов их действия на аппаратуру при испытаниях на виброустойчивость. [c.285]

Исследования показали, что в случае, если в месте возможного зарождения усталостной трещины имеются остаточные растягивающие напряжения, то предварительное растяжение (статическая перегрузка) в зависимости от его величины может существенно увеличивать усталостную прочность элемента из сплава АМг61 благодаря тому, что при этом происходит уменьшение остаточных (растягивающих) напряжений. Для определения расчетных значений пределов выносливости о чк с учетом влияния статической перегрузки напряжением Оист может быть использована методика, разработанная для стальных конструкций [4]. [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...