Сопротивление усталости материалов

В современном машиностроении все более широко используются прогрессивные и высокоэффективные методы упрочнения деталей термомеханическая обработка, поверхностное пластическое деформирование и др. Одним из основных факторов повышения сопротивления усталости материалов в результате этих обработок является существенная задержка роста усталостных трещин. [c.5]

Сопротивление усталости материалов в общем случае зави- сит от трех групп факторов, связанных, во-первых, с характером напряженного состояния детали или образца, во-вторых, со свойствами материала, и, в-третьих, с воздействием окружающей среды. Причины остановки роста усталостной трещины целесообразно рассматривать с учетом именно этих групп факторов. [c.18]

Влияние асимметрии цикла нагружения. Одним из основных параметров циклического деформирования, оказывающим существенное влияние на сопротивление усталости материалов, является асимметрия цикла нагружения. Это влияние можно наблюдать на обеих стадиях усталости до образования усталостной трещины и при ее развитии. В общем случае увеличение коэффициента асимметрии цикла нагружения приводит к более раннему возникновению усталостных трещин и уменьшению скорости их развития. С увеличением асимметрии цикла нагружения увеличивается также пороговое значение амплитуды коэффициента интенсивности напряжений, ниже которого не происходит роста усталостных трещин. [c.88]

Для оценки сопротивления усталости материалов, предназначенных для производства энергетических установок, химического и другого оборудования, нами [80] разработана методика и создано оборудование для испытания материалов на усталость при периодическом смачивании, нагретых до повышенных температур образцов, брызгами коррозионной среды. Установки работают по принципу чистого изгиба вращающегося [c.24]

Уточненные методики расчета валов и осей на прочность при переменных циклических нагрузках, меняющихся произвольно, а также вероятностные расчеты на прочность, которые становятся весьма актуальными в связи со случайным характером и действующих нагрузок, и характеристик сопротивления усталости материалов, изложены в работах С.В. Серенсена, В. П.Когаева и др. [33,21]. [c.419]

I. Нанесение полимерного покрытия на поверхность шва и металла околошовной зоны. Окружающая среда может как положительно, так и отрицательно влиять на сопротивление усталости материалов. Наибольшее влияние оказывает углеводородная среда, которая имеет определенную длину углеродной цепи. Существенно [c.249]

Описанные выше характеристики сопротивления усталости материалов определяются при испытании небольших по размерам и специально подготовленных образцов. Реальные же элементы конструкций, изготовленные из этих материалов, отличаются от испытанных образцов геометрическими размерами, технологией изготовления, условиями работы, наличием концентраторов напряжений и поэтому имеют существенно отличные от них характеристики сопротивления усталости. Учет этих реальных особенностей изготовления и эксплуатации элементов конструкций в расчетах связан с проведением теоретических и экспериментальных исследований по выявлению количественных соотношений между различными факторами и сопротивлением усталости натур- [c.24]

Будем исходить из того, что сопротивление усталости материалов характеризуется двумя кривыми усталости Л/ = N-y (а) и N<1= (а), определяемыми соответственно для момента появления усталостной трещины и для момента полного разрушения (рис. 19.1). Уравнения этих кривых можно представить в следующем виде [c.196]

При разработке конструкции узла трения и оценке совместимости материалов его элементов следует четко представлять условия эксплуатации (плавное нагружение, ударное нагружение, воздействие динамических нагрузок), которые существенно влияют на сопротивление усталости материалов. Например, на основании структурно-энергетической теории надежности удается объяснить наблюдаемое на практике снижение сопротивления усталости стали при увеличении ее предела прочности свыше 800 МПа [20]. Оказалось, что причиной снижения выносливости высокопрочных сталей является соответствующее снижение критической скорости деформации (удара), достаточной для разрушения материала при однократном нагружении на конкретном масштабном уровне. [c.489]

Рассеяние пределов выносливости на заданной цикловой базе существенно меньше. Так, для котельной стали 22К при N — 10 циклов он изменяется от 185 до 225 МПа, т. е. на 21,6 % (рис. 3.2) [635]. Приведенные выше и многочисленные другие результаты исследований показывают, что характеристики сопротивления усталости материалов имеют статистическую природу долговечность при постоянной амплитуде напряжений, а также предел выносливости на заданной цикловой базе номинально идентичных образцов обнаруживают значительное рассеяние. Эта закономерность [c.223]

Сопротивление усталости материалов характеризуют пределом усталости, относящимся к заданным асимметрии цикла г = о т.п/о тах, температуре, числу циклов, виду напряженного состояния и частоте. [c.169]

Влияние асимметрии цикла. Различными авторами предложены формулы для приближенных оценок влияния асимметрии цикла на сопротивление усталости материалов (табл. 2.16). Наиболее универсальной для высокочастотной усталости при повышенных температурах является зависимость [100] сг - (г, .(г. [c.170]

Сопротивление усталости материалов в коррозионной среде может резко отличаться от сопротивления усталости на воздухе и в других малоактивных средах. Основными особенностями коррозионной усталости являются отсутствие физического предела усталости (рис. 4.36), отсутствие корреляции с прочностными характеристиками при статическом циклическом нагружении на воздухе (табл. 4.19), преимущественно межзеренное распространение трещин, сильное влияние частоты нагружения, уменьшение чувствительности к концентрации напряжений, вызванной надрезами разной формы, повышение усталостной прочности при увеличении размеров детали (образца). [c.328]

Достоинствами этих соединений являются возможность соединения деталей из разнородных материалов, соединения тонких листов, пониженная концентрация напряжений и хорошее сопротивление усталости, возможность обеспечения герметичности, уменьшенная масса, возможность получения гладкой поверхности изделия. [c.78]

Основными механическими свойствами, характеризующими материалы, считаются твердость, прочность, пластичность сопротивление усталости, ползучесть, износостойкость. [c.127]

Сопротивление усталости. Нагрузки на детали могут быть как постоянными по значению, так и переменными. Такие нагрузки вызывают в материале деталей изменяющиеся напряжения. Среди различных типов переменных нагрузок особое место занимают периодически изменяющиеся, или циклические нагрузки. Прочность материалов в условиях таких нагрузок характери- [c.129]

Коэффициент трения пары материалов шкива и ремня должен иметь большое значение. Кроме того, ремень должен обладать высоким сопротивлением усталости. Ремни могут быть бесшовные и сшивные. Наибольшее распространение получили прорезиненные плоские ремни. Находят применение также хлопчатобумажные цельнотканые ремни с пропиткой специальным составом и плоские ремни пз синтетических материалов, которые обладают большой прочностью и долговечностью. Основные размеры плоских синтетических ремней [c.262]

Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называется усталостью. Способность же материалов воспринимать эти повторные знакопостоянные или знакопеременные напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости или циклической прочностью. [c.5]

Дать определение терминам "усталость материалов" и "сопротивление усталости". [c.99]

Способность материалов противостоять усталости называется сопротивлением усталости. Изучение этого вопроса имеет очень большое значение, поскольку такие ответственные детали, как валы, поршневые пальцы, оси железнодорожных вагонов и многие другие, выходят из строя в результате усталости. [c.278]

Материал ремней. Общие требования, которые предъявляются к материалам приводных ремней, заключаются в следующем достаточно высокое сопротивление усталости, статическая прочность и износостойкость, высокий коэффициент трения, эластичность (малая жесткость при растяжении и изгибе), а также невысокая. стоимость и не дефицитность. [c.85]

Характеристики выносливости зависят от формы и размеров образца, а также способа и частоты нагружения. С понижением частоты нагружения и увеличением абсолютных размеров образца сопротивление усталости падает. Выносливость металлических материалов существенно зависит от состояния поверхности и определяется, как правило, на полированных образцах пластмассы менее чувствительны к чистоте поверхности. [c.78]

Курс сопротивления материалов за последние 30—40 лет стал значительно стройнее и логичнее, современная методика преподавания этого курса обеспечивает единство его структуры, четкость построения и при известном увеличении объема сведений, включаемых в этот курс (мы имеем в виду такие разделы, как сопротивление усталости, контактные напряжения), он не стал сложнее. [c.8]

По традиции основное внимание уделяют расчетам валов на изгиб с кручением. При этом многие преподаватели аргументируют актуальность этого вопроса потребностями курса деталей машин. Эта аргументация явно несостоятельна, так как расчет валов в курсе деталей машин в настоящее время принято вести предварительно на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям, а окончательно — на сопротивление усталости (определение расчетных коэффициентов запаса). Таким образом, расчеты, основанные на гипотезах прочности, не находят применения. В то же время, по-видимому, не следует отказываться от изложения этих расчетов в курсе сопротивления материалов, так как развивающее значение их несомненно. [c.167]

Предел выносливости, Выполнение практических расчетов на сопротивление усталости требует установления значения предельного напряжения в условиях работы детали при циклически изменяющихся напряжениях. Установлено, что для многих материалов существует такое наибольшее (предельное) значение максимального напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрущения образца после произвольно большого числа циклов. Это напряжение названо пределом выносливости. [c.173]

Далее возникает вопрос о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей в условиях циклически изменяющихся во времени напряжений. Здесь надо сказать, что наличие местных напряжений снижает прочность деталей как из хрупких, так и из пластичных материалов (правда, не одинаково). Это снижение прочности можно установить только экспериментально, испытывая на сопротивление усталости образцы с различными концентраторами напряжений. При этом надо подчеркнуть, что экспериментальные данные относятся к симметричным циклам. Можно схематически показать две кривые усталости — для гладких образцов и для образцов с каким-либо концентратором напряжений (рис. 15,3). Отношение ординат горизонтальных участков этих кривых даст величину эффективного коэффициента [c.179]

Известно, что многие преподаватели, следуя школьной системе обучения, считают необходимым в конце изучения предмета отводить несколько занятий повторению пройденного. Учебным планом и программой это не предусмотрено, и любая попытка затратить время на повторение неизбежно приведет к неполному изучению программного материала. Да и надобности в специальном повторении материала нет. В темах Расчеты на сопротивление усталости и Задачи динамики в сопротивлении материалов приводится достаточно материала для повторения. При этом большие возможности дает вторая из указанных тем, так как в первой много нового теоретического материала. [c.201]

Композиционные материалы по отношению к циклически изменяющимся напряжениям естественно обладают той же анизотропией, которая проявляется и при обычном нагружении. В тех случаях, когда усталостная трещина развивается поперек арматуры, композиты, как и следовало ожидать, проявляют высокое сопротивление усталости. Так, например, для углепластиков (Т- и 0,8о в.р. Но изучение усталостной выносливости композитов еще впереди. [c.480]

Развитие механики твердого тела на этих стадиях способствовало новой постановке вопросов сопротивления материалов, расчета прочности и долговечности элементов конструкций. Возникла вероятностная трактовка расчета на сопротивление усталости по признаку возникновения трещины, разработаны методы линейной механики разрушения для расчета на сопротивление хрупкому разрушению, методы расчета на сопротивление повторным пластическим деформациям в связи с явлениями усталости в пределах малого числа циклов. Эти методы все шире используются при проектировании высоконагруженных конструкций, они получают отражение в нормативных материалах промышленности. [c.5]

Современные расчеты на сопротивление усталости отражают характер изменения напряжений, характеристики сопротивления усталости материалов, концентрацию напряжений, влияние абсолютных размеров, шероховатости поверхности и поверхностного упрочнения. Расчет обычно производят в форме проверки коэффициента запаса прочности по усталости. Для расчс .та необходимо знать постоянные а , и Тт и переменные а<, и Та составляющие напряжений. Коэффициент запаса прочности определяют по уравнению [c.324]

Несколько параллелей можно провести также в области влияния микроструктуры на индуцированное водородом разрушение материалов. Наиболее общей из таких закономерностей является положительный эффект уменьшения размера микроструктуры, будь то размер зерна, пластинок мартенсита или частиц выделившейся фазы, например, видманштеттовых а-частиц в титановых сплавах. Положительное влияние этого фактора обычно отмечается также в связи с прочностью, вязкостью разрушения и сопротивлением усталости материалов, так что измельчение микроструктуры может служить примером того, как улучшение одних свойств сплава не влечет за собой очевидного ухудшения других параметров [64] (наиболее существенным исключением является высокотемпературная ползучесть, не рассматриваемая в данной главе). Таким образом, те исследования изменения свойств сплавов под воздействием окружающей среды, в которых размер микроструктуры остается неконтролируемым, просто игнорируют одну из важнейших переменных, даже в тех случаях, когда размерные эффекты не являются главным фактором, определяющим поведение системы. [c.119]

Как показано в гл. II, существует ряд режимов эксплуатационной нагруженности, которые можцо представить в виде суммы синусоидальных нагрузок различных частот. Воспроизведением всех компонентов этой суммы может быть получена наиболее полная информация о сопротивлении усталости материалов при полигармоническом нагружении. Однако, учитывая возможности испытательного оборудования, а также то, что весьма часто лишь две гармонические составляющие характеризуются существенными амплитудными значениями, при моделировании эксплуатационного характера нагруженности в лабораторных условиях ограничиваются двумя частотами. В этом случае будет иметь место бигармонический процесс нагружения, который аналитически можно представить в следующем виде [c.125]

Для проведения расчетов на циклическую долговечность при переменных нагрузках, помимо характеристик сопротивления усталости материалов, представленных в виде кривых и поверхностей усталости, необходима также информация о закономерностях накопления усталостных повреждений по мере увеличения числа циклов нагружения. Считается, что мера усталостного повреждения V равна нулю для начального состояния материала и равна единице для момента появления заметной усталостной трещины. Ее появление означает, что процесс разрушения переходит из стадии накопления собственно усталостных повреждений (из инкубационной стадии) в стадию роста усталостной трещины. Задача заключается в получении зависимости v = v (а, п), где о — уровень амплитуд напряжений, устанавливаемый при испытаниях постоянным /г число циклов нагружения (рис. 2.1). Когдаэта зависимость в координатах [v, n/N (а) ], где N (о) — число циклов до разрушения при уровне напряжений а, описывается одним и тем же уравнением и не зависит явно от уровня напряжений а, процесс накопления усталостных повреждений называется автомодельным [4]. Такой процесс показан на рис. 2.2. Так, в случае степенного закона накопления усталостных повреждений [c.16]

Эксплуатационные разрушения таких соединений в основном идут по отверстию (обычно у первого ряда болтовых отверстий). Для лабораторных испытаний на выносливость чаще всего используются двусрезные (с двумя накладками) или односрезные болтовые стыки (рис. 4). Последние при испытаниях находятся в более тяжелых условиях, поскольку внецентренное приложение нагрузки усиливает концентрацию напряжений. При испытаниях таких образцов обычно оценивают сопротивление усталости материалов, предназначенных для болтового стыка, а также эффективность определенных технологических мероприятий. [c.242]

Экспериментальное определение характеристик сопротивления усталости материалов в условиях асимметричных циклов напряжений обычно осуществляется не при изгибе, а на растяжение - сжатие или на кручение (однородное напряжённое состояние). Кривая усталости в координатах lg N получается аналогичной (рис. 1.6). По полученным данным строят диаграмму предельных напряжений цикла в координатах (диаграмма Смита) или диаграмму предельных амплитуд цикла (диаграмма Хейя). В практических расчетах на прочность удобнее пользоваться диаграммой предельных амплитуд в координатах (рис. 1.7). [c.17]

Расчет на сопротикление усталости. Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента У запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [/5] = 1,5—2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля. [c.169]

К подшипниковым материалам могут быть пред ьявлены комплексные требования, соответствующие основным критериям работоспособности [юдшипников, а именно а) ни тому коэффициенту трения в паре с материалом шейки вала б) износостойкости в) сопротивлению усталости. [c.377]

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]

Расчеты при сложном напряженном состоянии. Изучение этого вопроса в основном связано с расчетами валов на сопротивление усталости, выполняемыми в курсе деталей машин. Обычно в сопротивлении материалов ограничиваются сообщением учащимся эмпирической формулы для определения общего коэффициента запаса прочности (так называемой эллиптической зависимости Гафа — Полларда) 1/п =1/По2-г1/щ или [c.184]

Учебное пособие включает в себя все основные разделы курса Сопротивление мате-риало0>. С учетом требований учебной программы впервые введены разделы о малоцикло-вой усталости материалов и механике их разрушения. Достаточ1 ое количество численно решенных примеров позволит студенту-заочнику успешно выполнить контрольные работы и расчетно-графические задания. [c.2]

Во второй части изложены методы определения перемещений и сложных сопротивлений, даны теория и порядок расчета статически неопределимых балок и рам, приводятся задачи динамики, излагаются вопросы циклической прочности материалод. В отдельные главы вынесены понятия о механике разрушения и малоцикловой усталости материалов. На изучение этих вопросов обращалось особое внимание участников семинаров, проводимых Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР в 1979 и 1984 гг. в Москве. [c.3]

А.Вёллер (1819—1914), основоположник научного изучения усталости материалов, создатель первых машин для испытания сопротивления материалов повторно-переменным нагрузкам. [c.660]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...