Усталость Оценка

Цель испытания на усталость — оценка сопротивления металла переменным напряжениям. При этом назначаемое число циклов нагружения для образца обычно составляет не менее 2 10 . В результате испытаний определяют предел выносливо- [c.104]

В общем случае для корректной оценки повреждения при усталости надо учитывать нелинейную деформацию Ае [73, 233], возникающую на фоне упругой деформации Ае (Ле рассчитывается на основании предела текучести, определяемого с тем или иным допуском на необратимую деформацию). Считая действие неупругой и пластической деформации адекватным, [c.141]

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]

Большая часть повреждений оборудования и трубопроводов бывает вызвана, как правило, несколькими факторами, среди которых один может являться реперным. При этом отсутствие воздействия на конструкцию определенных факторов часто играет не менее важную роль, чем его присутствие. При выявлении реперных факторов и оценке их значимости необходимо использовать наиболее полную информацию, получаемую из всех доступных источников. Лишь при таком подходе удается установить основные причины разрушения объекта коррозию (сероводородное растрескивание, водородное расслоение и другие виды, согласно [104, 105]), усталость, водородное охрупчивание, перегрузку, износ, эрозию, перегрев, дефекты изготовления или монтажа, отклонения от технических условий на материал объекта, несовершенство конструкции, отклонения от проектных условий эксплуатации (несоответствие состава, температуры и влажности среды непредвиденные нагрузки, неэффективные противокоррозионные мероприятия) и т. п. [c.160]

Большая часть данных по многоцикловой усталости получена при испытаниях на изгиб симметричным циклом с определением о ,. Для ориентировочной оценки пределов выносливости при других видах напряженного состояния можно использовать следуюш,ие соотношения для конструкционных сталей предел выносливости при растяжении — сжатии а- = (0,84-0,9)О-,. при кручении T-i = (0,5H-0,6)a i для алюминиевых сплавов эти коэффициенты составляют 0,85—0,95 и 0,55—0,65 соответственно. [c.78]

Если асимметрия цикла очень велика, то роль переменных напряжений при оценке прочности может оказаться несущественной и расчет следует проводить по предельному состоянию, как при статической нагрузке. В связи с этим наряду с запасом прочности по усталости [формулы (22.25), (22.26)] следует определять запас прочности и по несущей способности при статическом нагружении. [c.678]

Как известно, водород широко применяется во многих отраслях техники и промышленности. Вместе с тем, обусловленное водородом повреждение металлов считается в настоящее время причиной многих аварий и катастроф, приносящих значительный ущерб. Среди разнообразных проявлений вредного влияния водорода на механические свойства (предел прочности, пластичность, характеристики усталости, ползучести и т. п.) особого внимания заслуживает обусловленное водородом облегчение зарождения и роста трещин в металлах. Связано это с тем, что независимо от того, насколько совершенны технология и качество изготовления, практически все конструкционные материалы и изделия из них содержат дефекты (или врожденные, или возникшие в процессе эксплуатации). При этом водород, воздействующий на металлы, значительно увеличивает их чувствительность к трещинам и увеличивает вероятность разрушения конструкций, обладающих при обычных условиях достаточной несущей способностью. Таким образом, эксплуатация металлов в атмосфере водорода приводит к необходимости оценки их трещиностойкости, а исследование закономерностей роста трещин в таких условиях приобретает большое значение. [c.325]

Для оценки работоспособности трубопроводов, изготовленных из стали 20, и выбора труб по прочностным характеристикам можно пользоваться табл. 6, в которой указано разрушающее статическое давление, давление, соответствующее пределу усталости, и максимальное рабочее давление. [c.54]

Для оценки прочности при циклически изменяющихся напряжениях необходимы экспериментальные данные о характеристиках усталости материала в форме кривых усталости, функций статистического распределения их параметров, коэффициентов, описывающих изменение этих параметров в связи с неоднородностью напряженного состояния, абсолютными размерами элементов конструкций, их технологическим упрочнением и влиянием среды. Эти данные получают испытанием на усталость лабораторных образцов, моделей и элементов П 163 [c.163]

Обоснование необходимого запаса прочности, исходя из приведенных зависимостей, возможно в пределах имеющейся экспериментальной информации о функциях распределения (а-1)д и Оа- Обычно это позволяет осуществлять оценки в пределах Zp —3, т. е. для вероятности Р 0,003. Такая вероятность надежности возможна для деталей, которые могут в случае поломок заменяться, а допустимость поломок определяется соображениями безопасности и экономичности эксплуатации. При более высоких требованиях надежности и при ограниченности экспериментальных данных способ определения запаса и аргументация его необходимых значений должны опираться на результаты наблюдений за состоянием изделий в рабочих условиях службы и диагностику ранних стадий нарушения прочности (обнаружение и измерение трещин усталости, накопленного распределенного повреждения, жесткости и др.). [c.169]

Критерием стойкости металлов статической водородной усталости считают максимальное напряжение, ниже которого разрушение не наступает в течение базового времени испытаний в агрессивной среде. Для оценки сопротивления материалов статической водородной усталости можно применять гладкие цилиндрические образцы (рис. 41). При изготовлении образцов механической [c.89]

Для сравнительной оценки сопротивления материалов статической водородной усталости можно сократить продолжительность испытаний до 200 ч (базовое), применяя образцы с острым кольцевым надрезом и создавая жесткие условия нагружения. Концентратор напряжения (надрез) облегчает зарождение трещины, уменьшает инкубационный период и ускоряет испытания. Уровни напряжения изменяются через интервал, равный 0,1 от предела прочности образца с надрезом. Напряжение, при котором образец ие разрушился за базовое время, принимается за условный предел длительной прочности на базе испытания 200 ч. [c.90]

Результаты и методы теории упругости не всегда достаточны для оценки прочности конструкций и для разрешения многих важных практических вопросов. На практике часто требуется уметь учитывать механические и тепловые свойства твердых тел, связанные с нелинейной упругостью, электродинамическими эффектами и с термодинамической необратимостью процессов деформирования, требуется рассматривать пластичность, ползучесть и релаксацию, усталость и т. д. Для учета и описания подобных явлений необходимо вводить другие теоретические модели сплошных сред. [c.410]

Для приближенной оценки пределов усталости сталей при симметричных циклах по известному их пределу прочности можно пользоваться следующими эмпирическими зависимостями [c.353]

При переменных напряжениях. Для оценки сопротивления усталости деталей необходимо учитывать их конструктивные формы, размеры, состояние поверхности и другие факторы. [c.17]

Стендовые испытания узлов и механизмов машин. При оценке надежности узлов и механизмов машин, теряющих свою работоспособность из-за износа, усталости, коррозии и других причин, не удается, как правило, ограничиться испытанием стойкости материалов, из которых они выполнены. Конструктивные особенности деталей и механизмов, взаимовлияние отдельных элементов, масштабный эффект и другие факторы оказывают существенное влияние на показатели надежности изделия. Поэтому испытание стойкости материалов — это первый этап оценки надежности изделия, это исходные данные для прогнозирования и выбора лучшего варианта. Для подтверждения прогноза и уточнения или определения показателей надежности требуется проведение стендовых испытаний, которые при правильно построенной методике позволяют получить данные, близкие к эксплуатационным, и учесть конструктивные особенности изделия. Однако их трудоемкость значительно выше, чем испытание стойкости материалов на образцах, а результаты могут быть применимы лишь к данной конструкции. [c.492]

Для получения более полной информации о поведении жаростойких покрытий в конструкциях желательно проводить комплексные исследования, включающие в себя испытание на жаростойкость микроскопический, рентгеноструктурный фазовый анализы исходного порошка и покрытия оценку газопроницаемости, испытания на термическую усталость определение закрытой, открытой и общей пористости, прочности соединения покрытия с основным металлом коэффициента теплового линейного расширения. [c.127]

Различают две группы методик по оценке поведения материала при термической усталости. Испытания со свободным образцом предназначены для определения роли внутренних напряжений. Испытания с закрепленными образцами позволяют оценивать влияние напряжений от формоизменения (внешних напряжений). [c.129]

В соотношении (1.6) обычно при оценке усталостной долговечности в качестве характеристики повреждаемости Df рассматривают число циклов нагружения. В реальной эксплуатации при взаимодействии нагрузок, особенно в случае малоцикловой усталости, линейное суммирование накопленных повреждений не отражает реального, нелинейного процесса накопления повреждений в различных зонах центроплана и крыла ВС [29, 38]. Это же относится и к стойкам шасси пассажирского самолета [39]. Интервал разброса в оценках накопленных повреждений может составлять 0,5-4,0 [40, 41], а при учете последовательности циклов нагружения разброс данных может быть еще выше [19, 24, 30]. Поэтому для более точной оценки усталостной долговечности введен метод спектрального суммирования, позволяющий установить связь между характеристиками долговечности и характеристиками случайного процесса нагружения на основе использования спектральной плотности мощности [30]. При нерегулярном нагружении, характеризуемом непрерывной спектральной плотностью, энергия процесса с частотой со/,- может быть заменена эквивалентной (по средней использованной долговечности) энергией, характеризующей процесс нагружения на другой частоте. В частности, на некоторой характеристической частоте [c.37]

Соответствие механических характеристик материала требованиям чертежа указывало на то, что развитие трещин малоцикловой усталости обусловлено исчерпанием работоспособности дисков в условиях высокого уровня напряженности. В связи с этим возникла проблема использования долговечности дисков при гарантированном отсутствии возможности их разрушения в результате развития трещин малоцикловой усталости, т. е. проблема эксплуатации двигателей с безопасным повреждением дисков. Эта проблема была успешно решена в результате проведения комплекса исследований, включавшего в себя количественную фрактографическую оценку длительности роста усталостных трешин. [c.543]

Использование представленного соотношения правомерно, начиная с расстояния не менее 1 мм от поверхности, когда влияние концентрации напряжений у поверхности отверстия пренебрежимо мало на начальном этапе роста трещины. Вместе с тем в этом случае в расчете эквивалентного напряжения интегрально учитывается влияние всех процессов упрочнения и разупрочнения материала в связи с развитой пластической деформацией в области малоцикловой усталости уже в первом цикле приложения нагрузки. Следует подчеркнуть, что выявленные в эксплуатации трещины по своему размеру (в пределах 1 мм) и по характеру возрастания шага усталостных бороздок (линейная зависимость от длины) относят к малым трещинам. Для них точнее и корректнее использовать понятие не напряжения, а размаха деформации или /-интеграла в связи с развитой пластической деформацией (см. главу 5). Вместе с тем для оценки относительных характеристик реализуемого процесса в эксплуатации и при проведении стендовых испытаний представление об эквивалентном напряжении остается по-прежнему корректным. Это связано с тем, что независимо от того, каким образом реализовано нагружение материала, рассматриваемой величине шага усталостных бороздок ставится в соответствие единственное значение именно эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения. Его величина полностью определяется эквивалентным напряжением. [c.550]

Механизм статической усталости при ползучести в некоторой степени взаимодействует также с механизмами многоцикловой, малоцикловой и термоструктурной усталости. Оценка долговечности конструкционных элементов в таких условиях является сложной, но актуальной задачей, которая решается в настоящее время лишь очень приближенно при совершенно недостаточном экспериментальном обосновании. Еще одним примером комбинированного процесса длительного разрушения может [c.31]

Усталость. Оценка усталостных характеристик при испытании в поперечном направлении сплава Со — Сг — Ni, упрочненного волокнами карбида тантала, была проведена Бибрингом [2] при комнатной температуре и 800° С. Предел выносливости при комнатной температуре в поперечном направлении составляет около 450 МН/м (70% от величины предела выносливости в продольном направлении) при 800° С предел выносливости равен — 248 МН/м (50% от предела выносливости в продольном направлении). [c.152]

Леонов В. П., Ильин А. В., Марголин Б. 3. Методы расчетной оценки долговечности и принципы оптимального конструктивно-технологического оформления сварных элементов и конструкций//Тезисы докл. V Все-союзн. симпозиума Малоцикловая усталость — критерии разрушения и структура материалов , часть П.—Волгоград ВПИ, 1987.—С. 137—141. [c.370]

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]

Для оценки скорости роста усталостных трещин использовались эмпирические формулы, в которые не входили параметры механики разрушения. Однако только введеипе в число параметров (влияющих па распространение трещины) коэффициента интенсивности напряжений позволило судить об общих закономерностях роста трещины при повторном (циклическом) нагружении. И это естественно, так как рост трещины усталости происходит на фоне упругих деформаций, кдгда справедливы критерии линейной механики разрушения. [c.258]

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]

Если усталостные испытания элементов различных типов проводились обычным способом путем испытания 6—8 образцов на всю кривую усталости, то в этом случае можно полагать, что найденные значения пределов выносливости приближенно отвечают вероятности разрушения 50% (Р = 0,5). По этим результатам можно провести приближенную оценку постоянных и, Al, В. Для этого строят зависимость величины lg(amax—и) от g(L/G) и постоянные подбирают или по методу наименьших квадратов, или графически. [c.139]

Основное влияние на стойкость стали к сульфидному растрескиванию оказывают структура и ее прочностные характеристики, изменяющиеся в широком диапазоне при термической обработке, пластической деформации и их сочетании. Очень большое значение для оценки склонности металла к статической водородной усталости имеет его твердость. Стандартом НАИК предусматривается максимальная допустимая твердость HR 22. [c.22]

Для оценки сопротивления усталости материала действию переменных напряжений проводят испытания партии стандартных образцов (определенных стандартом размеров) в количестве 15 — 20 шт. и по результатам испытаний строят кривые усталости (рис. 15.2), показывающие зависимость между числом циклов N нагружения образцов до разрущения и дей-сзвующими напряжениями (максимальным или ампли- [c.249]

Однако к настояшему времени накоплено недостаточно материала для расчета ремней на усталость и для косвенной оценки долговечности используют параметр V. На основании опыта эксплуатации ременных передач установлено, что для обеспечения нормальных сроков службы приводных ремней в открытой плоскоременной передаче V 3 -г 5, в клиноременной передаче — V < 1015. Используя эти значения V, [c.301]

Стандартизация допусков на выходные параметры изделий Стандартизация решает многие вопросы, связанные с оценкой и повышением надежности изделий и регламентацией методов их производства, эксплуатации и испытания. Особое место с позиций расчета, прогнозирования и достижения необходимого уровня надежности занимают стандарты, которые регламентируют значения выходных параметров материалов, деталей, узлов и машин и устанавливают классы изделий, отличающиеся по показателям качества. Так, установление классов (степеней) точности (квали-тетов) при изготовлении деталей является регламентацией геометрических параметров изделия, классы шероховатости (ГОСТ 2789—73) разделяют все обработанные поверхности на категории по геометрическим параметрам поверхностного слоя. Стандарты и технические условия на различные марки материалов устанавливают предельные значения или допустимый диапазон изменения их механических характеристик — предела прочности, текучести, усталости, относительного удлинения, твердости и др. Стандарты устанавливают также значения для выходных параметров отдельных деталей сопряжений и механизмов (например, запас прочности конструкций, точность вращения подшипников качения), узлов, систем и машин. Так, например, имеются классы точности для металлорежущих станков, регламентированы тяговые усилия и КПД двигателей, уровень вибраций и температур для ряда машин и т. п. Эти нормативы являются необходимым условием для оценки параметрической надежности изделий и определяют исходные данные при прогнозировании поведения машины в различных условиях эксплуатации. [c.426]

Контрольные и исследовательские испытания, связанные с оценкой характеристик сопротивления усталости, регламентированы системой нормативных документов. В последнее время разработаны и внедрены ГОСТы, всесторонне определяющие усталостные испытания. В [44] устанавливаются применяемые в науке и технике термины определения и обозначения основных понятий, относящихся к методам испытаний и расчетам на усталость. Стандарт [46] устанавливает методы испытаний при различных видах нагружения симметричных и асимметричных циклах напряжений или деформаций наличии или отсутствии концентраторов напряжений в много- и малоцикловой, упругой и упругоппастической областях. [c.29]

Методы испытаний на термическую усталость делятся на качественные, количественные и натурные. При качественных методах образцы подвергаются периодическому нагреву и охланадению без оценки деформаций и напряжений, возникающих при этом. Определяется только количество теплосмен до разрушения. [c.128]

Для получения достоверных сведений по усталостной прочности титановых сплавов конкретной структуры не(обходима количественная оценка разброса результатов циклических испытаний. При этом предел выносливости определяют с заданной вероятностью неразрушения, т.е. оценивают его надежность. Уже первьге статистические обработки результатов усталостных испытаний титановых сплавов показали высокие значения коэффициента вариации условного предела выносливости [96— 98]. Учитывая большой разброс, наиболее правильно для анализа усталостных свойств титановых сплавов применять методы математической статистики и теории вероятности. Для этого строят полные вероятностные диаграммы, например по системе, предложенной Институтом машиностроения АН СССР [99, 100]. Эта система основана ра разделении процесса усталостного разрушения на две стадии до появления макротрещины и развитие трещины до разделения образца на части. При анализе предела выносливости гладких образцов это разделение не имеет принципиального значения, так как долговечность до появления трещины Л/ и общая долговечность до разрушения образца Л/р близки. Часто Jртя построения полных вероятностных диаграмм усталости за основу берут наиболее простой метод, предложенный В. Вейбуллом [ 101 102, с. 58 — 64]. Для построения полной вероятностной кривой необходимо испытать достаточно большие партии образцов (30—70 шт.) на нескольких уровнях амплитуды напряжений, которые должны быть выше предела выносливости (см., например, рис. 92). На каждом из этих уровней по гистограмме определяют вероятность разрушения при данной амплитуде напряжений. Далее ст ят кривую Веллера по средним значениям долговечности. По гистограммам строят кривые равной вероятности в тех же координатах (а — 1дЛ/). Затем строят семейство кривых, определяющих не только зависимость долговечности от амплитуды напряжений, но и вероятности разрушения от заданных амплитуды напряженйй и долговечности. Далее, принимая математическую форму распределения вероятности, на данном уровне напряжений можно строить кривые зависимости либо от амплитуды напряжений при заданной базе испытаний Л/, [c.141]

Многочисленные исследования показали, что одним из наиболее эффективных методов воздействия на состояние поверхности, приводящих к повышению циклической прочности, является предварительное поверхностное пластическое деформирование (ППД). При этом применение ППД повышает циклическую прочность не столько в области многоцикловой усталости, сколько при больших перегрузках. Известны примеры, когда применение методов ППД позволяет повысить долговечность деталей из титановых сплавов, работающих в области малоциклового нагружения, в 17 — 20 раз, а предел выносливости—в 2 раза [ 187, с. 35, 43]. Вместе с тем по сравнению с многоцикловой усталостью эффективность применения ППД для деталей, работающих в малоцикловой области, изучена меньше. До последних лет отсутствовало даже научно обоснованное объяснение влияния ППД при больших перегрузках (выше предела выносливости), так как при этом роль остаточных сжимающих напряжений не может быть решающей. Возникающие при ППД остаточные сжимающие напряжения при значительных циклических пластических деформациях неизбежно релаксируют при первых же циклах нагружения. С целью установления природы влияния ППД на малоцикловую долговечность титановых сплавов были поставлены специальные опыты по изучению влияния ППД на статическую прочность и характер деформации. Исследование проводили на цилиндрических образцах сплава ВТ5-1 диаметром 10 мм. После механической шлифовки и полировки часть образцов подвергали электрополированию до полного удаления наклепанного слоя. Поверхностное пластическое деформирование осуществляли в трехроликовом приспособлении для обкатки (диаметр ролика 20 мм, радиус профиля ролика г= 5 мм, усилие на ролик изменялось от 300 до 1200 Н при определении статической прочности и равнялось 900Н при оценке характера деформирования). Обкатку вели на токарном станке в 2 прохода при скорости вращения шпинделя 100 об/мин [c.193]

Оценка влияния состояния поверхности образцов после их упрочнения на относительную живучесть материала была проведена применительно к титановым сплавам ВТЗ-1, ВТ-8, ВТ-22 и ОТ-4, которые вгароко используются в элементах конструкции ВС и ГТД гражданской авиации [106]. Были рассмотрены различные режимы нанесения на поверхность круглых образцов слоя хрома, который используют для снижения контактных повреждений для вращающихся деталей. Разработанная технология нанесения слоя хрома включает в себя первоначально этап подготовки поверхности путем упрочнения ее шариками, а далее осуществляется электрохимическое осаждение слоя хрома различной толщины за один или несколько этапов [107]. Были рассмотрены ситуации изменения режимов хромирования по трем параметрам размеру шариков, используемых для упрочнения поверхности, температуре раствора и величине тока в процессе нанесения хрома также рассмотрено одно-, трех- и шестикратное хромирование. Испытания на усталость выполнены при растяжении и изгибе с вращением корсетных, круглых образцов диаметром в рабочей зоне 8 мм в диапазоне уровней напряжения 330-850 МПа. Длительность роста трещины определяли фрак-тографически после достижения глубины около [c.64]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...