Предел выносливости местный

Влияние концентрации напряжений. В местах резкого изменения поперечных размеров детали, у отверстий, надрезов, выточек и т. п. возникает, как известно, местное повышение напряжений, снижающее предел выносливости по сравнению с таковым для гладких цилиндрических образцов. Это снижение учитывается эффективным коэффициентом концентрации напряжений Ка (или Кх), который определяется экспериментальным путем. Указанный коэффициент представляет собой отношение предела выносливости а 1 гладкого образца при симметричном цикле к пределу выносливости образца тех же размеров, но имеющего тот или иной концентратор напряжений, т. е. [c.227]

Пределы выносливости а/гц , выраженные в местных напряжениях, для зубьев стальных зубчатых колес при работе зубьев одной стороной и коэффициенты безопасности [c.187]

В местах изменения формы деталей (у отверстий, надрезов, шпоночных пазов, в резьбе и т. д.), а также в зоне сопряжений с натягом возникает местное повышение напряжений, снижающее предел выносливости по срав- [c.247]

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]

Местные напряжения очень уменьшают предел выносливости. Поэтому изделиям, работающим при знакопеременной нагрузке, следует по возможности придавать форму, не имеющую резкого изменения сечения, ослаблений и выточек, вызывающих концентрацию напряжений. [c.132]

При переменных напряжениях концентрация напряжений снижает предел выносливости деталей как из пластичных, так и из хрупких материалов. Это объясняется тем, что многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Снижение предела выносливости при симметричном цикле напряжений оценивают эффективным (т. е. действительным) коэффициентом к о н ц е н г ра-ции напряжений, который кроме геометрической формы деталей отражает свойства материала, или, как говорят, его чувствительность к местным напряжениям. [c.21]

Концентраторы напряжений. Замечено, что во многих случаях детали, имеющие определенную конструктивную форму и качество, поверхности, обладают меньшим пределом выносливости, чем образцы из такого же материала. Объясняется это влиянием местных резких изменений внутренних сил упругости в материале. [c.199]

В местах резкого изменения поперечных размеров деталей, у отверстий, надрезов, выточек и т. п., а также в зоне контакта деталей (запрессовки) возникает местное повышение напряжений, снижающее предел выносливости по сравнению с таковым дая гладких цилиндрических образцов. [c.184]

Усталостная трещина всегда возникает в той точке металла, где отношение местного напряжения к пределу выносливости металла самое низкое. Обычно эти точки находятся на поверхности детали. Объясняется это тем, что прочность металла по его поперечному сечению сравнительно одинакова, а максимальное напряжение при кручении или изгибе находится в крайних волокнах. Иная картина наблюдается при наличии трещин или других металлургических дефектов внутри материала. Эти дефекты приводят к понижению прочности материала в окрестности дефекта. В результате внутри детали развивается трещина, которая распространяется как в направлении к поверхности, так и к центру детали. [c.60]

В настоящее время за критерий усталостного разрушения принимается опять же максимальное напряжение, которое сопоставляется с пределом выносливости и считается ответственным уже не только за местное механическое состояние, но и за общую прочность детали. Совершенно естественно, что такой подход не обладает топ степенью полноценности, которая нужна для ведения практических расчетов. Возникает необходимость введения целого ряда поправок. [c.98]

Образцы, имеющие резкие переходы от сварного шва к основному металлу, а также риски, царапины, поверхностные поры я т. п. при вибрационных испытаниях дают значительное снижение предела выносливости. Резкие переходы способствуют концентрации местных напряжений. [c.570]

Дробеструйный наклеп поверхностно-закаленных наружных поверхностей цилиндрических деталей не приводит к существенному дополнительному повышению предела выносливости и поэтому является нецелесообразным. Зоны поверхностно-закаленных деталей, где обрывается закаленный слой, являются ослабленными. Предел выносливости их значительно снижается (до 33%). Это объясняется наличием остаточных напряжений растяжения в зоне обрыва слоя, а также возможным изменением структуры металла вследствие местного отпуска. [c.312]

Усталостная прочность пружинных сталей мало зависит от химического состава и в гораздо большей степени определяется состоянием поверхностного слоя. Обезуглероживание поверхностного слоя при термообработке, местные дефекты (коррозия, забоины, царапины, истирание при износе) резко снижают предел выносливости. Значительного повышения усталостной прочности можно добиться полированием и особенно нагартовкой поверхностного слоя (волочением, дробеструйной обработкой). [c.156]

Сопоставление различных методов повышения усталостной прочности сварных соединений за счет снятия растягивающих и создания сжимающих остаточных напряжений показывает, что сварные соединения с растягивающими остаточными напряжениями имеют низкие пределы усталости. Снятие остаточных напряжений растяжения отпуском или создание в местах концентрации (усиление шва) сжимающих остаточных напряжений точечным нагревом, местным пластическим обжатием и т. п. повышает предел выносливости на 40—110% [47]. [c.19]

При переменных нагрузках, когда мы вынуждены считаться с возможностью развития трещин усталости, учет величины местных напряжений необходим и может очень резко сказаться на выборе коэффициента запаса даже для пластичных материалов. Для появления трещин усталости необходимо, чтобы в каком-либо месте стержня действительные напряжения перешли за предел выносливости. Так как местные напряжения выше общих (действующих по большей части сечения), то опасность появления трещин и вызывается тем, что именно местные напряжения перейдут за предел выносливости. Так как подбор сечения мы ведем, исходя из величины наибольших общих напряжений по условию [c.60]

ТО коэффициент запаса для допускаемых общих напряжений в этом случае надлежит выбрать так, чтобы местные напряжения не превосходили предела выносливости. Это во многих случаях требует значительного увеличения коэффициента k по сравнению со случаем статической нагрузки. [c.60]

Образцам придается форма с весьма плавными очертаниями, исключающими возможность появления местных напряжений. Опыт по определению предела выносливости производится следующим образом. Заготовляется партия образцов испытываемого материала в количестве 6—10 штук образцам дается последовательная нумерация 1, 2, 3,. . . [c.540]

Специальный вид комбинированного влияния местных напряжений и химического воздействия представляет собой резкое снижение предела выносливости при коррозии. Опыты показывают, что если производить испытания на усталость в воде или другой жидкости, вызывающей коррозию металла, то предел выносливости значительно снижается, о влияние слабо сказывается на нержавеющей стали. [c.553]

Наконец, за счет своеобразных местных напряжений надо отнести влияние на предел выносливости структуры стали. Так как металл представляет собой конгломерат кристаллических зерен различной величины и различно ориентированных, то в действительности мы всегда имеем в известной мере неравномерное распределение напряжений даже при простом растяжении. Эта степень неравномерности увеличивается с неравномерностью величин отдельных зерен. Поэтому получение возможно более однородной мелкозернистой структуры стали при помощи термической обработки повышает предел выносливости. [c.553]

С другой стороны, стоит смягчением коэффициента концентрации снизить напряжение хотя бы немного ниже предела выносливости, как трещина уже не может возникнуть. Коэффициент концентрации напряжений тем больше, чем резче происходит изменение напряжений, чем больше разница в жесткости смежных частей стержня, чем резче изменение очертаний детали. Поэтому бороться с местными повышениями напряжений можно не только путем установления более плавных переходов, но и путем снижения разницы в жесткостях смежных частей детали в тех местах, где неизбежна концентрация напряжений. Так, в последнее время возникла идея разгружающих надрезов. Например, при глухой посадке с натягом ступицы [c.568]

Поскольку перераспределение напряжений в зоне концентратора напряжений вследствие циклических пластических деформаций на уровне предела выносливости незначительно, местные напряжения будут равны aaO j. [c.65]

Таким образом, обобщенная расчетная формула для гладких образцов может быть использована как основа для оценки предела выносливости образцов с концентраторами напряжений методом, кратко изложенным в разд. 7.11. Местная вмятина в листе может, однако, вызвать дополнительное осложнение, которое нелегко поддается расчету. [c.88]

При напряжениях, меньших предела выносливости, микротрещины остаются в наружном слое толщиной не более размера зерна, поскольку границы зерен — барьеры для их распространения. При напряжениях выше предела выносливости микротрещины преодолевают границы зерен, сливаются, образуя магистральную трещину усталости. Трещина усталости растет прерывисто — скачками, связанными с местной пластической деформацией (наклепом) металла у ее вершины. Для распространения трещины на некоторую длину необходимо, чтобы у ее вершины была исчерпана пластичность. По этой причине у пластичных металлов сопротивление распространению трещины усталости много выше, чем ее зарождению. Увеличению сопротивления зарождению трещины усталости способствует структурное состояние, препятствующее движению дислокаций и их выходу на поверхность. Наиболее эффективно его создают поверхностным упрочнением. [c.274]

Обладая высокой производительностью, метод поверхностной закалки в то же время мало эффективен для деталей сложной формы, для которых возможно только местное упрочнение. В местах обрыва закаленного слоя, не охватывающего галтели, выточки и другие концентраторы, возникают высокие остаточные напряжения растяжения, снижающие выносливость. Этого недостатка не наблюдается при химико-термической обработке, обеспечивающей равномерное упрочнение, более высокую выносливость и одновременно износостойкость поверхности. Поверхностные слои приобретают высокую твердость 700 - 900 HV (59 - 63 HR ) после цементации (нитроцементации) и 800 - 1000 HV после азотирования, а также высокие остаточные напряжения сжатия, смещающие очаг усталостного разрушения под поверхность. Предел выносливости гладких валов увеличивается в 1,1-2 раза, а при наличии концентраторов напряжений в 3 раза и более (см. табл. 9.11). [c.280]

Однако если мы сравним величину максимальных напряжений, имеющих место в гладком образце и в вершине концентратора надрезанного образца при напряжениях, равных их пределам выносливости, то увидим, что местные напряжения в надрезанном образце значительно больше, чем в гладком. Другими словами, при наличии существенных градиентов напряжений, которые наблюдаются в концентраторе, величина предельных напряжений увеличивается. Это положение проиллюстрировано рис. 20, где по результатам испытаний гладких и надрезанных образцов при симметричном растяжении — сжатии и [c.30]

Предел выносливости определяют опытным путем на особых машинах, которые дают возможность создать как симметричный, так и асимметричный циклы напряжений. Образцам, применяемым для испытания на усталость, придают цилиндрическую форму с плавными переходами, ИСКЛЮЧЗЮШ.ИМИ возможность появления местных напряжений. Нормальные лабораторные образцы имеют в пределах рабочей части строго цилиндрическую [c.344]

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]

Наиболее резко выражаются пиковые перегрузки при комбинации колебаний, возникающие по разным причинам. Пример комбинации гармоник вибраций, обусловливающих пиковые нагрузки, дан на рис. 30. Оптико-поляризациониые исследования распределения напряжения на участках их концентрации показали, что одним из эффективных средств уменьшения концентрации напряжения является создание небольшой местной концентрации в непосредственной близости от надреза. Несколько видов применения принципа перераспределений напряжений для устранения высокой концентрации напряжений и повышения предела выносливости деталей изображены на рис. 31, 32 и 33. [c.127]

Влияние глубины азотированного слоя на предел выносливости азотированных деталей с концентраторами напряжений и без концентраторов напряжений подобно влиянию глубины цементованного слоя. Цементация, а особенно азотирование резко повышают предел выносливости стальных деталей с концентраторами напряжений, если упрочненный слой непрерывно проходит и по опасным зонам (галтели, отверстия, шпоночные пазы, места проходов отверстий и др.). Применение местного предохранения от азотирования или цементации или удаление упрочненного слоя в местах концентрации напряжений приведет к тому, что в результате химико-термической обработки упрочнения не будет. [c.304]

Сварные двутавровые балки широко применяют в подкрановых балках, мостах и других строительных сооружениях, работающих в условиях циклических нагрузок, приводящих нередко к разрушениям. Основное внимание при испытании подкрановых балок уделяют изучению причин образования усталостных трещин в верхней зоне стенки под местной нагрузкой катков крана и разработке мероприятий, способствующих повышению вибрационной прочности стенки. При испытании мостовых балок определяют предел выносливости двутавра в зонах приварки поперечных ребер жесткости, угловых фасонок поперечных связей, поперечных стыковых швов горизонтальных поясных листов переменного сечения, а также изучают различные способы обработки сварных швов, сравнивают пределы вынослн-вости балок из углеродистой и низколегированной стали. [c.332]

Точечной сваркой достигаются а) высокая производительность труда (250—2000 точек в час при одноточечных машинах идо 10 000 точек в час при многоточечных), малый расход электроэнергии (при толщине металла до 5,0 мм) в сравнении с другими способами электросварки б) высокая прочность соединений, работающих при статической нагрузке в) относительно гладкая поверхность сваренного изделия. Наряду с этим при точечной сварке имеет место значительная концентрация местных напряжений вблизи сварных точек и понижение предела выносливости элементов, работающих при регулярных повторнопеременных нагрузках. [c.366]

Результаты экспериментального исследования влияния высоты гайки на сопротивление усталости, проведенного Г. Вигандом, К.-Г. Иллгнером и К. Г. Беелихом [45] (табл. 6.15) показывают, что при Я 1,25 предел выносливости стальных соединений практически не повышается. Если Н = (0,8. .. 1,25Ы, значение сГап увеличивается на 5. .. 12 %. Это обусловлено пркменением низкопрочных гаек и высоким средним напряжением, приводящим к появлению местных пластических деформаций в резьбе и улучшению распределения нагрузки. [c.203]

В заключение добавим, что понятие физического предела выносливости распространяется, по-видимому, лишь на стандартные образцы и на относительгю небольшие детали машин с тщательно отшлифованной поверхностью и при отсутствии концентраторов напряжений как конструктивных, так и технологических в виде раковин, шлаковых включений и т. п. Однако, когда речь идет о крупногабаритных деталях, в особенности таких, которые включают сварные швы, а также имеют грубо обработанную поверхность, указанный вывод может ока.заться неправильным. Дело в том, что эти и другие подобные причины технологического происхождения могут создавать неучтенную концентрацию напряжений в малых зонах, где местные напряжения оказываются достаточными для развития усталостных повреждений на протяжении 10. .. 10 циклов. Поэтому к вопросу о физическом пределе выносливости крупногабаритных конструкций и деталей машин следует всегда подходить с большой осторожностью. [c.341]

Однако наиболее надежным является способ получения к путем определения предела выносливости для образцов исследуелюго материала с. местными напряжениями и без них. Первые дают пониженную (за счет влияния местных напряжений) величину предела выносливости о г по сравнению со вторыми а", отношение a rja r и будет равно сск- В результате применения всех указанных методов оказалось, что величины коэффициентов концентрации напряжений, определенные разными метода ,hi для одного и того же типа фактора концентрации, оказываются различными. [c.548]

Этот коэффициент зависит от характера материала для высококачественных, термически обработанных легированных сталей он доходит до единицы, а для малоуглеродистых сталей падает до 0,5. Крайне малочувствительным к местным напряжениям оказывается чугун для него величина q близка к нулю и дествительные коэффициенты а д близки к единице. Это объясняется тем, что предел выносливости чугуна весьма сильно зависит от наличия микроскопических включений графита, представляющих собой фактически очень острые трещины в массе основного металла влияние этих трещин, всегда имеющихся в чугуне, настолько велико, что почти совершенно сглаживает эффект других факторов концентрации напряжений. [c.549]

Конструктивные и технологические способы повышения прочности резьбовых деталей. При действии на соединение переменных нагрузок разрушение, как правило, происходит на резьбовом участке винта. Поэтому любые приемы, повышающие выносливость резьбового участка, должны рассматриваться как повышающие работоспособность соединения в целом. Основной причиной пониженной выносливости является высокая концентрация напряжений во впадинах витков резьбы, особенно в зоне первых рабочих витков (вблизи опорной поверхности гайки). Поэтому снижение местной нагрузки в зоне наибольшей концентрации позволяет повысить до 60 % циклическую прочность резьбовых соединений. На рис. 2.26 в качестве примеров приведены варианты выполнения гаек и винта в резьбовой зоне с улучшенным распределением нагрузки по виткам резьбы (Р — коэффициент повышения предела выносливости по сравнению с обычным исполнением). Некоторое повышение предела выносливоЬти (до 20 %) можно получить путем выполнения отверстия под резьбу в гайке со стороны опорной поверхности на конус (рис. 2.27). В этом случае нагрузка Fj на виток винта со стороны опорной поверхности прикладывается на большем плече а [c.63]

Оценку эффективности разработанной технологии подогрева проводили на сварных образцах стали СтЗ и М16С на пульсаторе при = 385-ь435 кгс/см и а ,ах = 1500- -1700 кгс/см [481. Образцы представляли собой полосы толщиной 10 мм с приваренными в средней части и у кромки планками и продольными ребрами по оси образца. Долговечность образцов, у которых у концов швов были наведены сжимающие напряжения, повышалась в 2—7 раз по сравнению с образцами, не обработанными местным подогревом. Предел выносливости образцов из стали М16Сс концентраторами напряжений в околошовной зоне в виде круглых отверстий повысился более чем на 22% в результате местного подогрева в указанной зоне. [c.235]

После местного пластического обжатия предел выносливости образцов из стали СтЗкп с фланговыми швами повысился на 70% (см. рис. 139). Долговечность пластин из стали 10Г2С1 с поперечными ребрами и пластин со стыковым швом после линейного обжатия увеличилась в 5—10 раз. Пределы выносливости повысились на 40—110%. [c.237]

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]

Предел выносливости при отличном от нуля растягивающем среднем напряжении и произвольном числе циклов, приводящем к разруше-н и ю. Деталь с концентратором будет иметь критическую область, в которой совместное действие местного среднего напря- [c.208]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...