Определение предела выносливости для деталей

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ [c.294]

Таким образом, уравнения подобия усталостного разрушения могут быть рекомендованы для определения пределов выносливости натурных деталей в практических расчетах. [c.273]

В качестве иллюстрации применения данного метода для ускоренного определения предела выносливости натурных, деталей проанализируем испытания полуосей автомобиля ЗИЛ-164, которые были проведены на Московском автомобильном заводе им. И. А. Лихачева в связи с разработкой метода оценки их долговечности. [c.178]

Применение методов экстраполяции для определения пределов выносливости натурных деталей позволяет сократить время усталостных испытаний более чем в 10 раз без существенного снижения точности определения предела выносливости. [c.187]

Определение пределов выносливости для указанных случаев представляет интерес потому, что характеристики механической прочности вообще, в частности предел выносливости, являются при расчетах основой для определения допускаемых напряжений (или несущей способности), в значительной мере определяющих размер, конфигурацию и вес деталей. [c.361]

Рассмотрим процесс испытаний по определению и их результаты. Образцом (рис. Х1.5, а) назовем стержень круглого поперечного сечения диаметром = 10 мм, полированный, в котором влияние концентрации напряжений на результаты испытаний исключается с помощью галтели большого радиуса р в опасном сечении так, что практически можно считать образец не имеющим источников концентрации. Элемент системы, не удовлетворяющий хотя бы одному из перечисленных для образца условий, будем называть деталью. В справочных таблицах даются значения пределов выносливости для образцов. [c.335]

Иногда из условий эксплуатации машины заранее известно, что деталь за время своей работы должна воспринять значительно меньшее число циклов, чем принятое при определении предела выносливости. В этом случае более экономично расчет детали вести на долговечность, а не исходить из предела выносливости. Долговечностью образца называют число циклов, необходимое для его поломки при данном цикле напряжений. Кривая выносливости (рис. 22.7, а) позволяет решить вопрос о долговечности образца, так как абсциссы точек этой кривой (Л, , /V.J,. ..) определяют долговечность образца при соответствующих значениях максимального напряжения цикла. [c.584]

По результатам испытаний коленчатых валов тракторных дизелей [19] установлено, что новые критерии усталости можно использовать для определения пределов выносливости деталей машин, если при этом критическое напряжение определять по критическому числу циклов, вызвавшему образование в детали видимой усталостной трещины. [c.85]

Для проверки упрощенных уравнений подобия были сопоставлены расчетные пределы выносливости различных типоразмеров образцов и деталей с экспериментальными, полученными многими авторами [2, 3]. Результаты сравнения показали, что ошибка в большинстве случаев не превышает 5—8 %, что соизмеримо с погрешностью экспериментального определения предела выносливости при ограниченном числе образцов. [c.99]

Для ускоренного определения предела выносливости деталей и сборочных единиц машин начали применять метод испытаний при прогрессивно возрастающей нагрузке. Сущность его заключается в том, что деталь или сборочную единицу подвергают переменным нагрузкам, возрастающим по времени, при постоянном соотношении прироста нагрузки на одну деталь к числу циклов на ступень. Этот метод может быть применен для любого вида деформации и коэффициента асимметрии цикла изменения нагрузки. [c.74]

В настоящее время разрушение от усталости — это один и основных видов разрушений деталей в машиностроении. Поэтому совершенно ясно, что качество, надежность и долговечность деталей, узлов, машин и конструкций машиностроения в большой степени зависит от правильного определения предела выносливости, того предельного напряжения, при котором материал не разрушится как бы ни было велико число перемен нагружения. Естественно, что конструкторам необходимо знать предел усталости. Однако для получения этой характеристики необходимо провести длительные опыты. Требуются новые ускоренные методы определения предела усталости. [c.99]

Состояние поверхности деталей, концентраторы напряжений, окружающая среда, температура и прочие факторы настолько сильно влияют на сопротивление усталости, что сама по себе усталостная прочность металла гладких шлифованных образцов не является сколько-нибудь показательной. Кроме того, между пределом выносливости a i образцов и временным сопротивлением разрыву для сталей существует довольно устойчивая зависимость (рис. 12), которую можно использовать для расчетного определения предела выносливости на основе кратковременных испытаний на растяжение [81]. В большинстве случаев испытания на усталость ведут при напряжениях от изгиба или кручения. Реже применяют осевые (растяжение-сжатие) или сложные нагрузки (изгиб -f кручение и др.). При этом различают испытания при заданных величинах напряжений (мягкая нагрузка) и деформаций (жесткая нагрузка). В последнем случае усталостной характеристикой испытуемого объекта является предельная величина [c.19]

На рис. 19 приведены (по данным ЦНИИТМАШа) результаты испытаний на усталость круглых образцов литой (рис. 19, б) и прокатной (рис, 19, а) сталей. Эти данные показывают, что значительный разброс наблюдается как для литой, так и для прокатной стали и что с ростом размеров образцов разброс уменьшается. Для достоверного определения пределов выносливости деталей требуется значительное количество образцов и соответствующая статистическая обработка, иначе можно легко допустить ошибку при определении сопротивления усталости. [c.32]

Натурные испытания деталей на выносливость длительны и возможны только на-специальных стендах. Большой интерес представляет определение предела выносливости деталей по результатам испытания образцов. Для приближенных вычислений можно воспользоваться формулой [c.54]

Использование описанного метода оценки коэффициентов вариации пределов выносливости натурных деталей, а также их непосредственное определение путем усталостных испытаний в различных отраслях машиностроения, позволяет накопить информацию, необходимую для широкого внедрения в практику вероятностных методов расчета на прочность деталей машин. [c.277]

Деформационные и энергетические критерии так же, как и другие критерии усталостного разрушения, являются основой для разработки научно обоснованных методов расчета деталей машин на прочность и долговечность, прогнозирования их ресурса и ускоренного определения пределов выносливости с учетом влияния конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. [c.178]

Анализ кривых усталости разных материалов, подвергавшихся испытаниям в различных условиях, показал, что для приближенного определения предела выносливости образцов и деталей из металлов и сплавов независимо от свойств материала, вида напряженного состояния и условий испытания можно принять к = = 0,43, что соответствует 0 = 5, = 2 10 — для сталей, Л о = 5 10 — для цветных металлов, имеющих физический предел усталости, л Nq — 1,5 10 — для пористых спеченных материалов и чугуна [112]. [c.196]

Ускоренные испытания автомобильных деталей по методу Локати были проведены на Московском автомобильном заводе им. И. А. Лихачева для полуосей автомобиля ЗИЛ-130, картеров ведущих мостов и шаровых пальцев автомобиля ЗИЛ-164, шатунных болтов, валов сошек. Эти детали предварительно были испытаны на усталость по методике, позволяющей получить полную характеристику усталости. С помощью статистической обработки результатов испытаний были получены корреляционные уравнения, соответствующие характеристикам усталости, и их доверительные границы, отвечающие вероятности Р = 0,001 и 0,999. При таком способе выражения исходных характеристик, используемых при определении предела выносливости путем ускоренных испытаний, снижается влияние субъективных ошибок при расчете накопленного повреждения. [c.170]

Для деталей любого типа может быть установлен оптимальный режим изменения ступенчатого нагружения а = Аст/ЛА, обеспечивающий наиболее короткое время испытаний без уменьшения точности определения предела выносливости. [c.175]

Применение метода экстраполяции для определения предела выносливости деталей [c.176]

Метод определения предела выносливости по критическому напряжению предложен применительно к симметричным циклам нагружения, имеющим наибольшее распространение при испытаниях на усталость образцов металла. При испытаниях натурных деталей для приближения условий испытаний к условиям эксплуатации приходится часто пользоваться асимметричным циклом нагружения поэтому была проведена проверка влияния статической составляющей асимметричного цикла на изменение критического числа циклов. [c.178]

Для рассматриваемых деталей эта зависимость изображена на рис. 112, из которого видно, что наиболее достоверные результаты получаются при т 4. При меньших значениях т ошибка резко возрастает. Это указывает на ограниченную возможность применения данного способа. Экстраполяция на 10 млн. циклов для получения предела выносливости по результатам испытаний в области высоких напряжений применима лишь для деталей, у кривых усталости которых т 4. При этом ошибка в определении предела выносливости не превышает обычно 20%. Учитывая невысокие абсолютные значения пределов выносливости натурных деталей, этой точности иногда бывает достаточно для приближенной оценки их прочностных характеристик. [c.181]

Вычислив коэффициенты корреляции для ряда значений строят график > ху = Ф (о /-). максимум которого соответствует действительному пределу выносливости. Пример построения г у как функции предела выносливости 0 1 для шаровых пальцев автомобиля ЗИЛ-130 приведен на рис. П4. Данная зависимость имеет экстремум в точке, соответствую-ш,ей 0 = ПО МПа, что хорошо согласуется с результатами эксперимента. В табл. 15 приведены также пределы выносливости о"г и %г, определенные с помощью трехпараметрического уравнения для рассмотренных выше автомобильных деталей. Из таблицы видно, что данный метод позволяет с высокой степенью точности определять предел выносливости натурных деталей по результатам испытаний в области левой ветви кривой усталости. Только в одном случае ошибка составила 16,7%, в остальных случаях ошибка меньше. Такая точность определения предела выносливости обычно вполне достаточна для решения многих практических вопросов, связанных с проверкой влияния различных конструктивных и технологических мероприятий на усталостную прочность деталей. [c.184]

Для примера рассмотрим возможность испытания ограниченного числа деталей для ускоренного определения предела выносливости вторичных валов коробок передач, разброс по долговечности у которых весьма большой и достигает на некоторых уровнях четырехкратной величины (см. рис. 99). С этой целью была составлена большая группа случайных выборок из результатов испытаний. Выборки составлялись в двух вариантах из результатов испытаний шести деталей по три результата на двух верхних уровнях напряжений и по два на трех верхних уровнях напряжений. [c.185]

Во всех остальных случаях расчетные значения пределов выносливости лежат еще ближе к действительному, т. е. даже при таком разбросе результатов еще возможно использование шести деталей для определения предела выносливости. [c.186]

Расчет деталей вновь проектируемого автомобиля на долговечность начинается с установления параметров, определяющих усталостную прочность. В ряде литературных источников приводятся зависимости для определения предела выносливости материала при изгибе симметричным циклом по пределу прочности при- растяжении. Предел выносливости при изгибе для сталей, у которых = 300 1200.МПа, [c.225]

Результаты расчетов пластинчатых цепей на прочность по выражениям (1.15). .. (1.21), хорошо согласующиеся с практическими данными, свидетельствуют о том, что их разрушающая нагрузка по пределам выносливости материала деталей при н = = 1, т. е. при Л э 5 10 , в 6. .. 6,5 раза меньше ее стандартных значений, определяемых при испытаниях на разрыв. А если учесть, что по критерию усталостной долговечности цепь также должна иметь определенный запас (коэффициент запаса не менее 1,3), то приведенные значения реально принимаемых коэффициентов запаса прочности для длительно работающих цепей нельзя признать чрезмерно завышенными и ими следует руководствоваться при ориентировочных расчетах и в учебной практике. Лишь для кратковременно и редко работающих тихоходных конвейеров, у которых значение мало, а следовательно, коэффициент /Ср. достаточно высок (/Ср. н > 2), коэффициенты запаса прочности по отношению к стандартной разрушающей нагрузке могут быть приняты меньшими пяти. [c.42]

Для текущего производственного контроля качества металла в исходном состоянии, его сварных соединений, деталей и изделий, когда необходимо сравнительно быстрое получение результатов испытаний, представляет интерес предложенный Локати (Италия) метод установления предела выносливости по результатам испытания только одного образца [24]. Рекомендуется этот метод для быстрого определения пределов выносливости образцов и особенно моделей или натурных деталей, узлов и машин в случаях, не требующих большой точности. [c.105]

Среди универсальных машин большое распространение получили электродинамические возбудители вибраций, позволяющие создать переменные напряжения с частотой от 50 до 10 000 Гц. Для определения предела выносливости испытывают 6—20 образцов. При необходимости получения статистических оценок число испытуемых деталей увеличивают до нескольких десятков. Методика экспериментальных исследований сопротивления усталости изложена в работах [2, 4]. [c.562]

Контактными называют напряжения в зоне (зонах) контакта деталей машин. На практике часто появляется необходимость определения напряжений и деформаций в этих зонах как при расчете на контактную прочность (зубчатые и фрикционные передачи), так и для оценки предела выносливости (резьбовые и прессовые соединения и др.). [c.227]

Работоспособность деталей во многом зависит от состояния поверхностных слоев. Требования к их качеству непрерывно возрастают по мере интенсификации режимов работы деталей. Еще недавно качество поверхностных слоев характеризовалось в основном твердостью и шероховатостью. Теперь часто необходимо создавать в поверхностных слоях остаточные напряжения определенного знака, не допускать образования отпущенных участков. Установлено, что прижоги при шлифовании снижают предел выносливости на изгиб на 25—30%, а шлифовочные трещины — до трех раз. Обезуглероживание и снижение твердости всего на 5 единиц HR может уменьшить долговечность зубчатых колес до выкрашивания зубьев в 2—3 раза. Для деталей, работающих в условиях контактного нагружения, большое значение имеет отсутствие в поверхностных слоях остаточного аустенита, а также цементитной сетки. [c.8]

Для определения предела выносливости испытывают обычно серию из 8—10 образцов (деталей), после чего строят кргчвую усталости (рис, 7) в пропорциональных [c.467]

Работоспособность зубчатых колес, валов, осей железнодорожных вагонов, коленчатых валов, штоков, рам транспортных и грузоподъемных машин, сварных соединений и многих других деталей и конструкций определяет сопротивление усталости. Для оценки характеристик сопротивления усталости натурных деталей проводят их усталостное испытание для определения предела выносливости детали сг 1д. Значение а 1д обычно в 2—б раз меньше о 1, определенного на образцах (рис. 168). Эта разность характеризуется коэффициентом снижения предела выносливости К, отражающим влияние всех факторов на сопротивление усталости К = о 1,/а 1д. Коэффициент при растяжении-сжатии или изгибе определяют по формуле (ГОСТ 25504—82) [c.316]

Основными критериями разрушения при определении пределов выносливости и построения кривых усталости являются полное разрушение или появление макротрещин заданного размера. Для построения кривой усталости и определения предела выносливости, соответствующей вероятности разрушения 50 %, испьтгьгвают не менее 15 одинаковых деталей. [c.295]

Разброс результатов для алюминиевых сплавов настолько велик, что использование точных методов для определения предела выносливости практически едва ли оправдывается. Высокопрочные сплавы алюминия типа А1—7п—Mg обычно дают больший разброс, чем сплавы типа А1—Си, так что в отношении первых следует проявлять большую осторожность. Этот разброс отчасти является результатом высокой чувствительности алюминиевых сплавов к среднему напряжению или остаточным напряжениям, случайно появившимся на поверхности при обработке, придании образцу формы и т. п., отчасти результатом чувствительности материала к неоднородностям типа крупных неметаллических включений. Поэтому на практике конструирование деталей с концентраторами из алюминиевых сплавов обычно основывается на предположении об абсолютной чувствительности материала к концентрации напряжений. Так, предел выносливости при наличии концентрации напряжений для нулевого среднего напряжения и числа циклов порядка 10 получается делением предела выносливости при отсутствии концентрации напряжений (для того же числа циклов) на теоретический коэффициент концентрации напряжений, т. е. Ста = = Оа1Кг. Это приводит К решснию, которое учитывает разброс и идет в запас прочности. Предел выносливости. Оа удобно находить из уравнения (3.2) при известном пределе прочности материала при растяжении. [c.164]

В практике лабораторных испытаний наиболее распространенным методом испытаний на усталость является метод Велера [133—137], связанный с испытанием большого числа образцов при различных напряжениях и определением предела выносливости. Как правило, число образцов, необходимых для получения кривой Велера, составляет не менее 10. Кривые усталости, построенные по методу Велфа, определяют предел выносливости в зоне ограниченной долговечности, число циклРв которое выдерживает образец до разрушения при данном номиналы ом напряжении. Они совсем не учитывают влияния трещин (нарушений салонности), образующихся и развивающихся в процессе испытаний, на общее сопротивление усталости. Однако в условиях эксплуатации в нагруженных узлах и деталях это номинальное напряжение (предел выносливости) может быть значительно превышено в местах образования трещин или в местах расположения концентраторов напряжений. Очевидно, что, используя результаты испытаний на усталость, полученные по методике Велера, можно существенно превысить безопасное допустимое напряжение при расчете нагруженных узлов деталей. [c.136]

Рассмотренный выше метод ускоренных испытаний может быть использован только для проверки предела выносливости при имеющейся характеристике усталости деталей. Однако контроль качества является лишь частной задачей в общей роблеме оценки долговечности автомобильных деталей. Значительно чаще исследования проводятся с целью определения предела выносливости [c.175]

Метод Про. Метод Про заключается в том, что испытываемую деталь подвергают воздействию циклических напряжёний, линейно увеличивающихся во времени со скоростью Kj за цикл вплоть до разрушения. При этом фиксируют скорость увеличения напряжения и максимальное напряжение при котором произошло разрушение. Таким образом испытывают серию образцов при различных значениях скорости а . Результаты Испытаний наносят на график с осями координат максимальное напряжение — корень квадратный из скорости увеличения напряжения l oeil. Обычно экспериментальные точки располагаются по прямой линии, точка пересечения которой с осью ординат указывает значение предела выносливости. На рис. ПО приведены результаты испытаний и способ определения предела выносливости по методу Про для образца из стали ЭИ612. [c.176]

Наиболее просто коэффициент запаса прочности моЯкно определить в случае симметричного цикла изменения напряжений, так как пределы выносливости материала при таких циклах обычно известны, а пределы выносливости рассчитываемых деталей можно вычислить по взятым из справочников значениям коэффициентов снижения пределов ввшасливости (К , Д ,), Доэф--фициент запаса прочности представляет собой отношение предела выносливости, определенного для детали, к номинальному значению максимального напряжения, возникающего в опасной точке детали. Номинальным я вляется значение напряжения, определенное по основным формулам сопротивления материалов, т. е. без учета факторов, влияющих на величину предела выносливости (концентрации напряжений и т. п.). [c.653]

Балки мостов п других сооружений, работающих при переменных нагрузках, редко подвергаются в эксплуатации усталостному нагружению, настолько неблагоприятному, как при испытаниях, результаты которых приведены в табл. 10.4. Ввиду этого не<"бходимо располагать методо.м экстраполирования ил еющихся экспериментальных данных для определения предела выносливости при других условиях нагружения. Один из таких методов заключается В использовании диаграммы предельных напряжений (рис. 10.12). На этой диаграмме нанесены также основные расчетные напряжения, рекомендованные в 1963 г. техническими условиями на конструкции мостов Американского общества сварки [12], а также допускаемые напряжения для балок с накладками на часги длины пояса из углеродистых конструкционных сталей А 373 или А 36. Из приведенных данных видно, что многие балки могли бы удовлетворительно работать при переменной нагрузке, соответствующей рекомендуемым расчетным напряжениям. Однако те же данные показывают, что 1при некоторых условиях нагружения балки со стыками, накладками на части длины поясов и другими неблагопр иятными деталями конструкции необходимо принимать пониженные расчетные напряжения. Возможно, что специальные ограничения необходимы также при . использовании тонкой стенки, испытывающей поперечные деформации при рабочих нагрузках. [c.266]

Таким образом, расчетная оценка пределов выносливости неупрочненных деталей при растяжении-сжатии может производиться на основании уравнений (43) и (4.4) при условии, что фигурирующий в них предел выносливости о будет заменен на предел выносливости при растяжении-сжатии о и будет учтено изменение относительного градиента первого гаавного напряжения при данном виде нагружения (формулы определения С д для частных случаев приведены в ГОСТ 25.504-82). [c.87]

Для определения работоспособности титановых сплавов при многоцикловом нагружении необходимо знать их усталостную прочность. При этом следует иметь в виду, что в литературе по усталостным свойствм титановых сплавов имеется много противоречивых сведений. Это, по-видимому, является результатом не только недостаточной изученности этих свойств, но и их своеобразием. Так, уже сейчас ясно, что точные данные по усталостному поведению титановых сплавов во многих случаях можно выяснить лишь на основании статистической обработки первичных данных, так как при усталостных испытаниях наблюдается повышенный разброс данных. Очень важен статистический подход при определении надежной работы крупных деталей машин при многоцикловом нагружении. Уникальное явление усталости титана —его чувствительность к состоянию поверхности. В частности, в последнее время выяснили, что при числе циклов до 10 трещины зарождаются в самом поверхностном слое, состояние которого полностью определяет уровень предела выносливости. При числе нагружений более 10 разрушение носит подповерхностный (подкорковый) характер, хотя типичное усталостное разрушение наблюдается при числе циклов нагружения по крайней мере до 10 ° [91]. Пренебрежение к финишным поверхностным обработкам титановых деталей, работающих на усталость, явилось причиной снижения их долговечности на начальном этапе внедрения титана в технике. [c.137]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...