Закон усталостной выносливости

Степенной закон усталости найден и для таких сложных видов нагружения, как износ [412 570], и подтвержден для серии резин [571] при гармоническом растяжении. Одновременно установлено [571], что можно рассчитывать усталостную выносливость по изменению прочности резин в процессе утомления, ие доводя их до разрушения. Если снижение прочности за п циклов утомления без разрушения характеризовать коэффициентом [c.233]

Выносливость металла в атмосфере воздуха мало зависит от закона изменения напряжений в течение одного цикла и до частот порядка 1000 Гц практически не зависит от частоты изменения напряжений. Основное влияние на усталостную прочность металла оказывает вид напряженного состояния (наибольшей выносливостью металл обладает при циклическом изгибе, меньшей — при растяжении —сжатии и наименьшей —при кручении), а также величина и знак максимального и минимального напряжений. Влияет на усталостную прочность металла и степень асимметрии при изменении напряжений. Оказалось, что чем больше доля постоянного напряжения, тем выше выносливость при асимметричном цикле. [c.77]

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]

Локальный предел текучести а, используемый здесь, существенно больше предела текучести ау, определяемого в условиях простого растяжения стержневого образца обычных стандартных размеров. Аналогичное замечание можно сделать и относительно локального и обычного пределов выносливости и To/v- Исчерпывающего объяснения этим фактам пока не дано, поэтому упомянем лишь о двух наиболее распространенных. Известен закон, согласно которому малые образцы демонстрируют в среднем более высокую прочность, нежели большие, вырезанные из одной и той же заготовки. Кроме того, слабо нагруженный основной объем контактирующего тела оказывает подкрепляющее действие на малый высоконагруженный объем. Поэтому величины сг и можно вычислить лишь по формулам (21.5) и (21.6) в соответствии с нагрузками F и Fqi , вызывающими переход данной конструкции либо в состояние предельной упругости, либо в предельное состояние усталостного повреждения. [c.380]

Если условие (16.3) не выполняется, необходим расчет на усталостную прочность, выносливость или сопротивление усталости. При этом расчете необходимо прежде всего установить характер цикла изменения напряжений, т. е. определить постоянные и и переменные и составляющие напряжений и закон их изменения. Предположительно устанавливают опасные сечения, исходя из эпюр моментов, размеров сечений вала (оси) и концентраторов напряжений. Обычно в опасных сечениях находятся максимумы изгибающих моментов и концентрации напряжений, а также минимумы диаметра вала. При расчетах на выносливость учитывают влияние вида и характера изменения напряжений, механические характеристики материала (см. табл. 16.2), размеры, форму и состояние поверхности вала (микрогеометрию и структуру). [c.416]

Определение усталостной прочности для образцов с концентраторами напряжений являлось бы несложным, если - бы нужно было лишь использовать теоретические коэффициенты концентрации напряжений для идеализированного материала. Но такой расчет оказывается непригодным, так как законы распределения напряжений в деталях реальных конструкций отличаются от теоретически выведенных для идеальных материалов. В процессе нагружения усталостного характера в зоне максимального напряжения может возникнуть местная текучесть материала, а это вызывает перераспределение напряжений и уменьшение их наибольшего значения. Надо иметь в виду также другие явления, например, наличие внутренних раковин в материале (см. разд. 5.11), также ослабляющих двумерное или трехмерное поле напряжений. Эти обстоятельства повышают выносливость при наличии концентрации по сравнению с теоретическими данными, приводящими при этом к расчету с запасом прочности, а вместе с тем, возможно, и к излишне утяжеленной конструкции. [c.114]

Для количественного решения задачи об усталостном разрушении Н. Н, Афанасьев использует статистические законы и положения теории вероятности, исхо дя из которых наиболее правдоподобно объясняются влияние масштабного фактора на выносливость ( 93, пункт б ) и другие закономерности. [c.409]

Сопротивляемость зубьев усталостному разрушению при симметричном цикле напряжений можно установить на основе уравнений подобия усталостного разрушения (4.3), (4.4). Метод расчета пределов выносливости при изгибе поверхностно-упрочненных зубьев может быть основан на тех же предпосылках, что и расчет круглых поверхностно-упрочненных деталей на условной замене упрочненной детали эквивалентной неупрочненной, изготовленной из материала с другими механическими свойствами (чаще повышенными), обеспечивающими одинаковую ее несущую способность с упрочненной. В качестве закона распределения напряжений по поперечному сечению у ножки зуба примем закон, используемый в расчетах зубчатых передач [68] [c.107]

Вследствие этого изучение закона усталостной выносливости гри симметричном цикле нагружения более оправдано, особенно юли считать, что статическая и динамическая деформации в первом фиближении действуют аддитивно, т. е. их влияние суммируется. aпpимep, при оценках могут суммироваться скорости разрушения обратные долговечности) [566]. [c.231]

Приближенность описания усталости степенным законом (4.2.3), однако, проявляется в более широком диапазоне выносливостей. Здесь применяется также полулогарифмическая система координат о а — lgN, в которой получается кривая, стремяш аяся при больших N к некоторой постоянной (0о)пцп> называемой [262] пределом усталостной прочности (ниже этого амплитудного значения выносливость должна быть бесконечна). Существование (сГо)т1п трудно проверить как из-за ограниченности времени испытания, так и вследствие действия немеханических факторов (старения материала). Зависимость Од криволинейна. Записывая закон усталостной выносливости в виде [c.234]

Таким образом, коэффициент сопротивляемости повторному нагружению одинаков для объемной и контактной усталости. Это подтверждают работы по усталостному проколу [502] (прокол в результате ряда циклов повторных ударов при разных энергиях удара). При пересчете параметров получающегося при этом степенного закона усталости наблюдается удовлетворительное совпадение коэффициентов усталостной выносливости для многократного ударного погружения индентора в резину и для симметричного знакопеременного изгиба на стенде СЗПИ [4]. [c.303]

Испытание на усталость чаще всего осуществляют на вращающемся об разце (гладком или с надрезом) с приложенной постоянной изгибающей нагрузкой, На поверхности образца, а затем и в глубине, по мере развития трещины, нагрузка (растяжение — сжатие) изменяется по синусоиде или другому закону. Определив при данном напряжении время (число циклов) до разрушения, наносят точку на график и испытывают при другом напряжении. В результате получают кривую усталости (сплошная линия) (рис. 63). На этой кривой мы видим, что существует напряжение, которое не вызовет усталостного разрушения, это так называемый <гпредел выносливости (ff-i> r ). При напряжениях ниже ст деталь может работать сколь угодно долго. Но это может быть не всегда необходимо и даже нецелесообразно, так как слишком малы допустимые напряжения (apa6o4< r-i) и большие получаются сечения. В этом случае берут напряжения, которые больше о-ь и заранее известно, что через какое-то время деталь разрушится от усталости (поэтому до разрушения ее надо заменить). Это характеризует случай так называемой ограниченной выносливости. При таких напряжениях работают, например, железнодорожные рельсы. Существенно важно вовремя снять рельс с пути, чтобы избе- кать поломки и крушения поезда. [c.83]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Деталь не должна разрушаться или получать пластические деформации при действии на нее нагрузок. Различают статическую потерю прочности и усталостные поломки деталей. Потеря прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести а,, для пластичных материалов или предел прочности ст для хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Усталостные поло.мки вызыва -отся длительным действием переменных напряжений, значение которых превышает характеристики выносливости материалов (например, о ,). Основы расчета на прочность и усталость были рассмотрены в разделе Сопротивление материалов . Здесь же общие законы расчетов на прочность т усталость рассматривают в применении к конкретным деталяму [c.260]

Трудность изучения усталостных кривых состоит в чрезвычайно большом разбросе циклической долговечности, затрудняющем четкое выявление хода кривой, поэтому для детального изучения ее характера наиболее правильно сделать статистический анализ экспериментальных данных. Авторам работы [99] был изучен закон распределения циклической долговечности на заданных уровнях амплитуды напряжений. На достаточно большом количестве экспериментального материала было показано существование логарифмически нормального закона распределения значений долговечности титановых сллавов при заданных циклических напряжениях, составляющих 1,1—1,5 от установленного предела выносливости на базе 10-10 —10-10 цикл. [c.138]

Задача расчетной оценки рассеяния усталостной долговечности сводится теперь к определению рассеяния функции (5.100), имеющей один случайный аргумент x i. Прямое решение этой задачи классическими методами теории вероятностей затруднительно из-за сложности вычисления функции, обратной от Р [х, п. Для решения поставленной задачи использовался метод статистических испытаний Монте-Карло. Применяемая методика заключалась в получении на ЭЦВМ по специальным программам набора аргументов с заданным законом распределения, подсчета соответствующих этим аргументам значений функции (5.100) и систематизации полученных данных по разрядам. Результаты таких испытаний для случая полунормированного нормального распределения предела выносливости со средним значением, равным единице, и различными стандартами показаны в виде гистограмм распределения функции (5.100) на рис. 5.20—-5.23. Число статистических испытаний было равным 2000. [c.213]

Рис. 14.3. Процессы накопления усталостных повреждений при ре-леевском законе распределения амплитуд напряжений с учетом постепенного снижения предела выносливости

Третья область — усталостного разрушения — наблюдается при числе циклов N > 10 4-10 . С уменьшением напряжения число циклов до разрушения N растет, при этом результаты испытаний при фиксированных значениях амплитуды подвержены значительному разбросу и описываются асимметричными законами распределения (логарифмически нормальным, Вейбулла). На рис. 2.2 линия А А , называемая левой ветвью кривой усталости, соответствует средним значениям N. В точке с координатами Nq) для образцов из углеродистых сталей наблюдается точка перелома. Напряжение а — предел выносливости при испытании симметричным циклом нагрузки — характеризуется тем, что при а, < a i усталостное разрушение невозможно. (Речь идет, конечно, о средних значениях а , так как при Nq случайная величина j аппроксимируется законом )аспределения Вейбулла, усеченным нормальным законом и т. п. [47].) [c.37]

В результате исследования было установлено понижение усталостной прочности стали в воздухе нк 15% при увеличении диаметра образца с 7 до 60 мм, В коррозионной среде при малой базе (0,7 10 образцы меньшего диаметра , 0 7 мм) были более выносливы, чем образцы большего диаметра (0 60 мм), т. е. в этом случае сох-ранялся закон масштабного )фекта, установленный для нейтральных сред. [c.167]

Основным фактором, характеризующим ползучесть материалов, является время. Поэтому значительное влияние на усталостную прочность при повышенных температурах имеет продолжительность испытания. Таким образом, при заданном числе циклов существенна частота изменения напряжений. На фиг. 479 [134] представлены кривые выносливости в координатах время, номинальное максимальное напряжение, при различных частотах изменения напряжений. Кривые построены на основе испытаний образцов малоуглеродистой стали с 0,17% С на изгиб при симметричном цикле изменения напряжений при температуре 450° С. Номинальные напряжения вычислялись по обычной формуле, выведенной в нредположении справедливости закона Гука. На фиг. 480 те же кривые изображены в координатах число циклов,, действительное максималыгае напряжение, а на фиг. 481 — в координатах время, действительное максимальное напряжение. Последнее подсчитывалось с учетом нерераспределения во времени напряжений за счет ползучести материала [134]. [c.687]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...