Пределы выносливости Влияние текучести

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]

Чаще всего с уменьшением размера зерна предел выносливости возрастает, хотя в ряде работ показано, что измельчение структуры металла не всегда приводит к изменению долговечности. При анализе влияния структурного фактора на циклическую прочность необходимо иметь в виду, что закономерности разрушения металлических материалов при циклическом и ст атическом нагружении имеют много общего. Для циклического нагружения зависимость предела усталости стк от размера зерна можно выразить формулой, аналогичной зависимости предела текучести от размера зерна [c.78]

Из приведенной на рис. 104 диаграммы видно, что повышение температуры испытания более резко снижает предел текучести, чем предел выносливости. Кроме того, как правило, асимметрия цикла (наложение статического растяжения) наиболее резко снижает предел выносливости при достижении статических напряжений более 0,5сЦ) j. Интересно отметить влияние асимметрии цикла на предел выносливости при одновременном действии концентраторов напряжений (рис. 105). Концентраторы напряжений заметно усиливают действие асимметрии цикла при статических напряжениях менее 0,5aQ 2> в области высоких статических напряжений надрезанные образцы выдерживают более высокие суммарные статические и циклические напряжения. [c.170]

Авторами было исследовано влияние основных механических характеристик стали (твердости, предела прочности, предела текучести, сопротивления срезу, предела выносливости, относительного удлинения, относительного сужения, ударной вязкости) на ее износостойкость при ударно-абразивном изнашивании. [c.157]

На рис. 1 приведено в качестве примера изменение ограниченных пределов выносливости в зависимости от температуры, свидетельствующее о сложном влиянии температуры на сопротивление усталости. Характерно, что вид установленных закономерностей опре-де.ляется базой испытаний. На малых базах (примерно до 10 циклов) они аналогичны изменению пределов прочности и текучести, т. е. с повышением температуры испытаний сопротивление циклическим нагрузкам монотонно снижается На больших базах (>-10 циклов) максимум появляется в области температур 0,55—0,60 Т ц. [c.377]

Отсюда следует, что при высоких температурах предел прочности и предел текучести не могут служить критериями прочности. Критериями в этом случае надо считать предел ползучести и предел длительной прочности. При оценке усталостной прочности лопаток критерием прочности служит предел выносливости (усталости) при симметричном цикле а 1. Величину его следует принимать во внимание при выборе материала для лопаток наряду с пределами текучести и длительной прочности. Так же, как и последние, предел выносливости уменьшается с ростом температуры. На сопротивление усталости большое влияние оказывает чувствительность материала к концентрации напряжений, о которой можно судить, сравнив значения пределов выносливости гладких (0-1) и надрезанных (0-1) образцов. [c.155]

Рис. 79. Влияние температуры на отношение условного предела выносливости а [ (при N=iQ ) к пределу текучести при той же температуре (Од j)

При симметричном цикле опасным напряжением является предел выносливости, который, как правило, всегда меньше предела текучести материала. Допускаемая величина напряжения при симметричном цикле [p i] найдется путем деления предела выносливости p t на коэффициент запаса прочности kr, который, кроме основного коэффициента запаса ка, должен включать коэффициент концентрации напряжений а д, масштабный коэффициент и, в случае надобности, коэффициенты, учитывающие влияние технологии изготовления и условий эксплуатации детали K и Если переменные нагрузки меняются не плавно, а сопровождаются резкими ударами, то дополнительно должен быть введен еще и динамический коэффициент Кд, числовые значения которого в этих случаях колеблются обычно между единицей и двумя. Таким образом, как для хрупких, так и для пластичных материалов [c.563]

Описанный выше метод установления допускаемых напряжений является в значительной мере приближенным за счет спрямления диаграмм и недостаточно точного учета влияния коэффициента концентрации. При желании можно пользоваться более точным изображением графика разрушающих напряжений ), не прибегая к спрямлению его пунктирными линиями, как это было показано на рис. 436 и 439. Уточненный способ расчета может дать значительное повышение расчетной величины допускаемого напряжения для циклов с характеристикой г, близкой к г=0, при значениях предела выносливости, близких к пределу текучести в остальных случаях разница в результатах расчета по спрямленной и уточненной диаграммам будет сравнительно невелика. [c.565]

Влияние размера зерна d на условный предел текучести Оц j и предел выносливости низкоуглеродистой стали показано на рис. П1, а. Практическое значение этой закономерности опреде- [c.72]

Рис. Н1. Влияние величины зерна d на условный предел текучести ад 2> предел выносливости а 1 а) и ударную вязкость K U (б) низкоуглеродистой стали 1 — мелкое зерно 0,04 мм) 2 — крупное зерно (0,09 мм)

Рис. 3.12. Влияние условного предела текучести (оод или Оо.а) на пределы выносливости алюминиевых сплавов, определенные на базе 10 циклов при симметричном цикле в условиях осевого нагружения

Рис. 3.13. Влияние отношения условного предела текучести к пределу прочности при статическом растяжении на предел выносливости алюминиевых сплавов, определенные на базе 10 циклов до разрушения при симметричном цикле в условиях осевого

Итак, приходим к выводу, что пластическая текучесть для некоторых материалов может оказывать некоторое влияние на предел выносливости при наличии концентрации напряжений. Так как влияние масштабного фактора здесь не учитывается, наблюдаемое возрастание прочности в присутствии концентраторов можно лишь частично отнести за счет пластической текучести материала последняя, вероятно, мало влияет на вынос- [c.122]

Усталостные испытания стальных образцов, подвергнутых предварительно растяжению за предел текучести, показали, что умеренное предварительное растяжение приводит к некоторому повышению предела выносливости. С дальнейшим ростом наклепа можно, однако, достигнуть такого состояния, когда в результате перегрузки становится возможным падение предела выносливости ). Если до начала обычного испытания на усталость образец подвергнуть предварительно действию некоторого числа циклов напряжения, превышающего предел выносливости, то, как показывает опыт, можно установить предельное число циклов перенапряжения (зависящее от величины этого перенапряжения), которое не оказывает влияния на предел выносливости. При большем же числе циклов перенапряжения наблюдается снижение предела выносливости. Откладывая значения наибольшего предварительного перенапряжения по одной оси координат и соответствующие им предельные числа циклов по другой, мы получим кривую повреждаемости для испытуемого материала ). Область диаграммы, лежащая ниже этой кривой, определяет те степени перенапряжения, которые не вызывают повреждений. Кривой повреждаемости можно пользоваться для оценки поведения частей машин, работающих при напряжениях ниже предела выносливости, но подвергающихся время от времени циклам перенапряжения. Для вычисления числа циклов перенапряжений различной интенсивности, выдерживаемых частями машин до разрушения, была установлена формула ). В применении к конструкциям самолетов в известных случаях производится статистический анализ напряжений, которым подвергается та или иная деталь в условиях эксплуатации ), и усталостные испытания ставятся так, чтобы повторная нагрузка лабораторной установки воспроизводила бы [c.454]

Для заключения о механизме понижения предела выносливости в результате хромирования необходимо учитывать влияние хромирования на другие механические характеристики стали (предел текучести Стт, предел прочности при растяжении Ов, предел пропорциональности ао,2, относительное удлинение бд, относительное сужение я з, ударную вязкость). Изменение этих механических характеристик при хромировании изучено рядом авторов. В табл. 6.10 приведены результаты И. В. Кудрявцева с сотр. [634]. Все механические характеристики стали изменяются в результате хромирования. Наибольшее изменение претерпевают 0т, ао,2 и Ов. [c.267]

Понижение пределов прочности пределов текучести и пределов выносливости натурной детали принято учитывать коэффициентом влияния абсолютных размеров е (с соответствующим индексом), ориентировочные значения которого для некоторых материалов приведены на рис. 123. [c.210]

Рис. 3. Коэффициенты влияния абсолютных размеров а — на предел текучести б — на предел прочности в—на предел выносливости по нормальным напряжениям г—на предел выносливости болтовых соединений при растяжении-сжатии.

Волокнистая макроструктура не оказывает влияние на предел прочности, предел текучести и предел пропорциональности, но заметно отражается на ударной вязкости, поперечном сужении, удлинении и пределе выносливости. Эти характеристики улучшаются вдоль волокна и ухудшаются поперек. Поэтому при восстановлении деталей давлением стремятся к тому, чтобы направление волокон совпадало с направлением основных эксплуатационных нагрузок. [c.137]

Созданные механическим путем остаточные макронапряжения сжатия повышают, а растяжения — понижают предел выносливости образцов по сравнению с ненапряженным состоянием. У образцов из сплавов, имеющих площадки текучести (например, из малоуглеродистой стали), наведенные исходные остаточные напряжения сжатия не оказывают заметного влияния на предел выносливости, увеличение предела выносливости у таких металлов не превышает 10%. [c.55]

При вибрационной нагрузке разрушение, как правило, происходит при напряжениях ниже предела текучести и поэтому, в отличие от случаев разрушения статической нагрузкой и ударом, не сопровождается пластическими деформациями. В связи с этим предел выносливости элементов конструкций в сильной степени зависит от концентрации напряжений, а также от местного изменения свойств металла, которое возможно при различных технологических воздействиях в процессе изготовления конструкций. По тем же причинам влияние остаточных напряжений при вибрационной нагрузке должно проявляться более заметно, чем при статической нагрузке и ударе, при которых значительные пластические деформации, происходящие в процессе нагружения, устраняют остаточные напряжения. [c.112]

Величина остаточных сварочных напряжений может достигать предела текучести стали. Необходимость снятия или снижения остаточных сварочных напряжений обусловлена их вредным влиянием при определенных условиях на некоторые свойства и работоспособность конструкций и изделий (па склонность к хрупко.му разрушению, коррозионное растрескивание, выносливость и др.). [c.408]

Водород в стали меняет ее механические свойства при кратковременном и длительном статическом нагружении, а также при повторно-переменном и ударном нагружении. Под влиянием водорода в стали значительно снижаются ее пластические свойства при кратковременном нагружении. Это явление названо водородной хрупкостью стали. Твердость наводороженной стали повышается. Наводороженная сталь подвержена замедленному разрушению, т. е. разрушению при длительном действии статических сил при напряжениях, обычно меньших предела текучести. Это явление было названо нами водородной статической усталостью стали. При повторно-переменных (циклических) напряжениях водород в стали снижает ее выносливость, что было названо нами водородной усталостью стали (см. П1-2). Водород в стали повышает ее чувствительность к концентраторам напряжения при действии повторно-переменных напряжений. Ударная прочность наводороженной стали снижается. Под влиянием водорода в стали могут образовываться дефекты типа пузырей, а также расслаивание (у проката) и растрескивание металла. [c.75]

Масштабный коэффициент е, учитывает влияние размеров деталей на и.х прочность и выносливость его значения определяются по графику, показанному на рис, 13.11, а (кривые / и 2 соответственно для пределов текучести и выносливости углеродистых и легированных сталей, кривые 3 и 4 — то же при наличии высокой концентрации напряжений). [c.288]

В описанном опыте обращали внимание на то, чтобы механические свойства и структура металла у отверстия в местах наибольшей концентрации была такая же, как и вдали от нагрева. Выносливость образцов изменялась под влиянием только одного фактора — остаточных напряжений. В реальных сварных соединениях места концентрации рабочих и остаточных напряжений совмещаются с зоной термического влияния сварки. Возникающие в этой зоне пластические деформации могут упрочнить металл, повысив его предел текучести. [c.65]

Предела прочности повышается чувствительность материала к концентрации напряжений. Суш,ественную роль в процессе нивелирования могут играть остаточные напряжения. Поскольку их величина определяется пределом текучести, то при переходе к более прочным сталям остаточные напряжения возрастают, усиливая соответственно свое влияние на выносливость соединений. Определенную роль могут играть и металлургические факторы, обусловленные сваркой. На границе сплавления основного металла и металла шва существенно снижается содержание углерода, никеля и других легирующих элементов. При этом использование электродных проволок, легированных никелем, кремнием, молибденом и др., не приводит к изменению химического состава металла этого участка, так как время взаимной диффузии между жидким металлом сварочной ванны и жидкой прослойки у границы сплавления весьма незначительно. [c.117]

Муто, Радхакришнан. Влияние предела текучести и размера зерна на пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений и предел выносливости//Теор. основы инжен. расчетов.— 1986.—№ 2.— С. 75—82. [c.372]

Рис. 80. Влияние величины зерна на условный предел текучести предел выносливости 0 1 (а) и ударную вязкость (порог хладноломкости) кизкоугле-родистой стали

Из табл. 16 следует, что отличие пределов выносливости на базе 10 циклов для исслеловапных сталей изменяется в пределах 0,17—0,3, более высокое значение Ki имеют стали с более высокими пределами текучести (12X13, ХН35ВТ, 40Х). Сравнивая значения Кг и Кз> видим, что основное отличие пределов выносливости исследуемых материалов обусловлено влиянием градиентов напряжений, которые наиболее существенны в области многоцикловой усталости, особенно [c.85]

Если на поверхности металла течение облегчено, то следует ожидать, что чем тоньше образец, тем больше на его пластическом течении будет сказываться влияние поверхностного слоя. В самом деле, в работе 13171 установлено, что при сжатии, изгибе и кручении труб из низкоуглеродистой стали с уменьшением толщины стенки предел текучести снижается. Авторы этого исследования пришли к выводу, что поверхностный слой в низкоуглеродистой стали имеет предел текучести на 25 % меньше, чем основной металл при однородном распределении напряжений. В этом плане интересны также результаты работы 12821, где испытывали на растяжение образцы различной толщины (от 0,045 до 1,840 мм) из чистых поликристаллов алюминия, меди и железа. Предел текучести самых тонких образцов составлял всего 20 % величины, наблюдаемой цля толстых образцов. Это явление связывается с тем, что зерна на поверхности находятся в напряженном состоянии, отличном от такового для зерен внутри образца. Вместе с тем аналогичные результаты были получены и на монокристаллах. В работе 13] есть подробный обзор iio данной проблеме. Выводы, к которым пришел автор этой работы в результате анализа существующих экспериментальных данных, позволяют выделить три основных случая механические свойства поверхностного слоя выше, равны и ниже, чем у материала в середине образца. Выводы противоречивы. По-видимому, это связано с разнообразием исследованных материалов и методик. Тем не менее прямых механических методов измерения свойств поверхностного слоя материала предложено не было. Однако, как уже было отмечерю, для оценки предела выносливости и условий нераспространения коротких трещин важно знать свойства именно поверхностных слоев. [c.96]

Если разрушение деталей с концентрацией напряжений наступает после небольшого числа циклов, то имеющие место при этом высокие нагрузки вызывают местную текучесть материала с соответствующим перераспределением напряжений и уменьшением их максимума. Но при этом усталостная прочность будет выше, чем можно предположить, пользуясь теоретическим коэффициентом концентрации. Возникает вопрос, влияет ли перераспределение напряжений также на предел выносливости Текучесть материала должна происходить в течение каждой половины цикла изменения нагрузки в весьма малых пределах, не приводя к опасным результатам. Такое поведение материала имеет место, например, для гладких образцов, изготовленных из аустенитной стали. Такие образцы нагреваются под влиянием текучести материала и внутреннего демпфирования, но это не всегда приводит к их разрушению. Отметим также, что предел выносливости гладких образцов,, испытываемых на изгиб, часто бывает больше, чем при осевом нагружении, возможно, из-за перераспределения напряжений, происходящего при изгибе. В иссле,а,овании Форреста и Тапсел-ла [961] было показано, что для двух весьма пластичных материалов (мягкая сталь и относительно мягкий алюминиевый сплав) различие между результатами испытаний на усталость, при изгибе й при осевом нагружении может быть полностью отнесено за счет влияния перераспределения напряжений. [c.118]

Затраты на проведение экспериментов для точного определения границ области выдерживаемых в течение длительного времени без разрушения нагрузок очень велики, так что обычно для некоторого среднего напряжения определяют (о, 0) и предел выносливости Од для соответствующей величины. Используя значения предела текучести и предела прочности исследованного материала, строят диаграмму усталостной прочности. Очень хорошо влияние среднего напряжения цикла на выдерживаемые длительное время без разрушения амплитуды напряжений можно описать с помощью простых математических выражений (например, по Гудману или Герберу), [c.72]

Принятые обозначе11ия в формулах следующие а,, и Тт — предел текучести при нормальных и касательных напряжениях и %г — предел выносливости (усталости) при переменной нагрузке с асимметрией цикла, равной г при нормальных и касательных напряжениях Ка и Kqt — коэффициенты концентрации нормальных напряжений при статической и переменной нагрузках Ki и К г — тоже при касательных напряжениях — масштабный коэффициент — коэффициент, учитывающий состояние поверхности Ец — коэффициент долговечности е, — коэффициент, учитывающий влияние рабочей температуры. [c.285]

Влияние коэффициента асимметрии г может быть установлено по диаграммам предельных амплитуд Ста.пр = / (Отпр), приведенным на рис. 237. Для построения этих диаграмм необходимо знать предел выносливости при симметричном цикле о (точку А), предельную амплитуду пульсирующего цикла а о (точку В) и предел текучести (точку С). Любая точка О с координатами Оа и сг, (рабочие напряжения цикла), расположенная на площади под кривой, соответствует определенному циклу с коэффициентом асимметрии г, так как тангенс угла наклона луча ОЕ, проведенного из начала координат О через точку О, [c.379]

Существенное влияние на прочность сварных конструкций при усталостных нагрузках оказывают свойства металла околошовной зоны. Как правило, предел текучести металла в ней повышается. Это приводит к тому, что при обычных знакопеременных нагруже- иях с преобладанием растягивающих напряжений над сжимающими в зонах швов малоуглеродистых и в ряде низколегированных. сталей, упрочненных сваркой, при достаточно высокой пластичности остаточные напряжения не только не понижают предел выносливости, но, наоборот, в некоторых случаях повышают. Последнее относится только к сварным элементам относительно небольших 1Т0ЛЩИН при отсутствии факторов, снижающих пластические свойства металла (главным образом концентраторов напряжения, ску-чивания и пересечения швов, а также низкой окружающей температуры). [c.256]

Так как влияние переменных йапряжений зависит только от относительного значения ординат 0Z и ОВ, можно ожидать, что предел выносливости материала связан с пределом прочности и не зависит. от таких характеристик, как предел пропорциональности, предел текучести и пластичность. [c.431]

У ряда материалов, например, углеродистых и низколегированных сталей, повышение температуры от комнатной до 200—250°С приводит к некоторому повышению их временного сопротивления, пределов текучести и выносливости. Поэтому положительное влияние коррозионной среды как охлаждающего агента на долговечность этих металлов не должно проявлятся. [c.63]

Для устранения остаточных напряжений иногда конструкцип подвергают отжпгу в тер.мической печи. В большинстве случаев он не оказывает положительного влияния иа прочность. Применение отжига часто вызывает понижение пределов текучести, выносливости и прочности сварных конструкций. [c.63]

Известно, что никелирование вызывает появление в поверхностном слое металла остаточных растягивающих напряжений, доходящих до 40—50 кПмм . Никелирование часто применяется в качестве защиты стальных деталей от коррозии. Исследования И. В. Кудрявцева [70] показали, что никелирование не влияет на статические механические свойства стали предел прочности, предел текучести, удлинение и поперечное сжатие практически не изменяются. Однако никелирование снижает выносливость стали в воздухе, что объясняется действием остаточных растягивающих напряжений. Таким образом, никелирование как метод создания остаточных растягивающих напряжений в стали вполне приемлем для исследования влияния этих напряжений на адсорбционный эффект снижения выносливости. [c.129]

Из этой таблицы видно, что ковка и штамповка с пов.ытением кратности уковки оказывают слабое влияние на пределы усталссти, текучести, предел пропорциональности и временное сопротивление, а на сужение поперечного сечения, относительное удлинение, пре-Лсл выносливости и ударную вязкость — ьесьма значительное влияние. При этом в про-.гольных образцах (т. е. вдоль волокон) с повышением степени уковки (до 10) механические качества повышаются по сравнению с поперечными образцами (поперёк волокон). [c.145]

Азотирование повышает немного твердость (например, с Яр.—160 до Ну-=2Щ, предел прочности, текучести и Г1редел выносливости, но понижает пластичность и вязкость углеродистой стали. Степень влияния азотирования на механические свойства стали зависит от размера детали чем она толще, тем влияние азотирования сказывается меньше (за исключением влияния на поверхностную твердость). [c.280]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...