Цикл напряжений и предел выносливости

Х1.2. Цикл напряжений и предел выносливости [c.332]

Усталостные испытания стальных образцов, подвергнутых предварительно растяжению за предел текучести, показали, что умеренное предварительное растяжение приводит к некоторому повышению предела выносливости. С дальнейшим ростом наклепа можно, однако, достигнуть такого состояния, когда в результате перегрузки становится возможным падение предела выносливости ). Если до начала обычного испытания на усталость образец подвергнуть предварительно действию некоторого числа циклов напряжения, превышающего предел выносливости, то, как показывает опыт, можно установить предельное число циклов перенапряжения (зависящее от величины этого перенапряжения), которое не оказывает влияния на предел выносливости. При большем же числе циклов перенапряжения наблюдается снижение предела выносливости. Откладывая значения наибольшего предварительного перенапряжения по одной оси координат и соответствующие им предельные числа циклов по другой, мы получим кривую повреждаемости для испытуемого материала ). Область диаграммы, лежащая ниже этой кривой, определяет те степени перенапряжения, которые не вызывают повреждений. Кривой повреждаемости можно пользоваться для оценки поведения частей машин, работающих при напряжениях ниже предела выносливости, но подвергающихся время от времени циклам перенапряжения. Для вычисления числа циклов перенапряжений различной интенсивности, выдерживаемых частями машин до разрушения, была установлена формула ). В применении к конструкциям самолетов в известных случаях производится статистический анализ напряжений, которым подвергается та или иная деталь в условиях эксплуатации ), и усталостные испытания ставятся так, чтобы повторная нагрузка лабораторной установки воспроизводила бы [c.454]

Другой способ заключается в снижении коэффициента амплитуда напряжений путем наложения постоянной нагрузки. Как видно из диаграммы Смита (см. рис. 164), повышение среднего напряжения цикла существенно увеличивает предел выносливости. Этот прием широко применяют в конструкции циклически нагруженных болтовых соединений, придавая болтам предварительную затяжку. При затяжке достаточно большой величины удается практически полностью устранить циклическую составляющую и сделать нагрузку статической. [c.315]

С целью увеличения упругого закручивания торсионов повышают расчетные напряжения. При пульсирующих циклах обычно принимают т = 30 ч- 50 кгс/мм , что соответствует запасу прочности (ио пределу выносливости) порядка 1,5 — 2. В конструкциях, рассчитанных на ограниченную долговечность, напряжения доводят до 80—100 кгс/мм. [c.556]

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]

Действие контактных напряжений ниже предела выносливости относительно больше, чем изгибных, и поэтому для них вводится дополнительное ограничение не учитывается повреждающее действие переменных напряжений за общим числом циклов нагружений 2,4Ы с,> где Nhq — число циклов до перелома кривой усталости. [c.189]

Допускаемые контактные напряжения поверхностей зубьев при расчете их предела выносливости определяют, используя связь между числом N циклов напряжения и разрушающим напряжением Он (рис. 19.5). На участке 7У < У,5 (меньше базового числа нагружений) справедлива приближенная зависимость [c.204]

Предел выносливости в случае одноосного напряженного состояния (растяжение—сжатие, изгиб) обозначается буквой а, а в случае чистого сдвига — буквой т с индексом, указывающим величину коэффициента асимметрии цикла, при котором определяли величину предела выносливости. Например, пределы выносливости при симметричном (R = —1) и пульсационном (/ = 0) циклах в случае одноосного напряженного состояния обозначают соответственно a.j и о . При постоянных напряжениях (/ = +1) пределу выносливости а+, соответствует предел прочности материала Ов, т. е. a+i = Ов. [c.256]

При напряжениях меньше предела выносливости в области IV (между напряжениями 0я и 0 на рис. 7) у пластичных материалов в поверхностных слоях наблюдаются локальные полосы скольжения и могут зарождаться микротрещины (нераспространяющиеся усталостные микро трещины), которые, однако, не достигают критической длины и с ростом числа циклов прекращают свое развитие, достигая линии БЕ. Ниже будут рассмотрены более детально процессы накопления усталостных повреждений в каждом из периодов и стадий в условиях циклического деформирования. [c.20]

Если цикл несимметричный, то в расчет следует ввести коэффициент или фх, учитывающий влияние асимметрии цикла на величину предела выносливости и называемый коэффициентом чувствительности к асимметрии цикла напряжений. Тогда коэффициент запаса выносливости можно определить по формулам [c.335]

Для данного материала при данном виде деформации (изгибе, кручении и т. д.) существует такое максимальное напряжение, при котором образец из данного материала выдерживает, не разрушаясь, неограниченное или весьма большое, наперед заданное число циклов. Это напряжение называется пределом выносливости (о,). [c.301]

При симметричном цикле изменения напряжений предел выносливости детали о ш (т ш) и предел выносливости эталонного лабораторного образца из того же материала, что и деталь, связаны следующими зависимостями [c.353]

Пределы выносливости материала при выбранной характеристике цикла г, разумеется, будут различными в зависимости от вида деформации, при которой испытывают образцы, т. е. в зависимости от того, при переменных напряжениях растяжения — сжатия, переменном кручении, изгибе или в условиях сложного напряженного состояния их испытывают. Поэтому, ставя перед собой цель получения предела выносливости, следует заранее указать, при каком виде деформации и характере изменения напряжений за цикл требуется определить предел выносливости. [c.659]

Для расчета на сопротивление усталости детали, имеющей форму стержня и испытывающей одну из перечисленных деформаций, надо знать предел выносливости материала образца, испытывающего ту же деформацию, при одном из циклов. Обычно этот предел выносливости определяется для образца, испытывающего симметричный цикл напряжений. [c.335]

Опытами установлено, что если наибольшее по абсолютной величине напряжение меньше некоторого определенного значения, то материал не разрушится при неограниченно большом числе циклов. Это напряжение называется пределом выносливости или пределом усталости и обозначается или где индекс/ — коэффициент асимметрии. Например, o i — предел выносливости при симметричном цикле изменения нормальных напряжений То — предел выносливости при пульсирующем цикле изменения касательных напряжений. [c.581]

Эти поправочные коэффициенты обычно определяют при симметричном цикле, а для постоянных нагрузок они близки к единице. На практике при асимметричном цикле поправочные коэффициенты относят только к переменной части цикла напряжений, т. е. к амплитуде цикла или и расчетные формулы для определения коэффициента запаса и предела выносливости для детали принимают вид [c.594]

Это уравнение содержит три параметра o-i, IJm, b, и отражает связь разрушающего числа циклов с напряжением, превышающим предел выносливости. [c.104]

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]

Коэффициент запаса прочности. Для определения коэффициента запаса воспользуемся линейной схематизированной диаграммой предельных напряжений (рис. 2.59). На этой диаграмме точка М соответствует максимальному напряжению данного цикла, а точка — пределу выносливости при том же значении характеристики/ . В соответствии с данными рис. 2.59 и выражением (2.158) имеем [c.204]

Эти представления позволили Одингу найти зависимость между напряжением, числом циклов до разрушения и пределом выносливости [c.55]

Одновременно с этим пластические деформации в ряде материалов вызывают структурные превращения. В сталях эти явления связаны с выпадением карбидов. Линии сдвига появляются в отдельных кристаллитах при числе циклов, составляющих 1—10% от числа циклов до разрушения металла. Они появляются и при напряжениях меньших предела выносливости, но в усталостную трещину не переходят. При напряжении 0,6 (т 1 происходит расширение следов скольжения в то же время многие другие зерна не захватываются деформацией. [c.58]

Количество зародившихся усталостных трещин на поверхности образцов при знакопеременном кручении или изгибе при напряжении, равном пределу выносливости по трещинообразованию и числе циклов 10 и при одинаковых градиентах тангенциальных напряжений [c.84]

Выращивали трещины ири трех уровнях напряжений выше предела выносливости (360, 280 и 200 МПа). На каждом из уравнений были выращены трещины различной длины по поверхности образца от 4 до 9,5 мм. Затем при трех уровнях напряжений ниже исходного предела выносливости (120, 96 и 80 МПа) исследовали дальнейшее поведение выращенных трещин. При всех исходных уровнях напряжений выше предела выносливости трещины развивались до полного разрушения образца. В силу того, что коэффициент концентрации напряжений для исследуемых образцов относительно невысок, то ниже предела выносливости нераспространяющихся усталостных трещин обнаружено не было. При вторичных нагружениях образцов с трещинами наблюдали различное поведение трещины 1—трещина не распространяется при данном уровне вторичных напряжений 2 — трещина начинает распространяться, но с увеличением числа циклов нагружения на данном уровне вторичных напряжений снова останавливается, и 3 — трещина распространяется на все сечение образца. Таким образом, для образцов с трещинами была установлена картина, типичная для области высокой концентрации напряжений, когда обязательно присутствие нераспространяющихся усталостных трещин. [c.116]

В результате испытаний на усталость для валов каждого режима упрочнения были определены предел выносливости по разрушению, соответствующий предельной амплитуде напряжений, не приводящей к разрушению вала на базе 10 циклов, и предел выносливости по трещинообразованию, соответствующий предельной амплитуде, не приводящей к образованию визуально видимой трещины в галтели вала при той же предельной базе испытаний. Обобщенная диаграмма изменения пределов выносливости исследованных валов в зависимости от режима обкатки галтели, полученная в результате экспериментов, показывает, что обкатка галтели приводит к изменению обоих пределов выносливости (рис. 58). Основное влияние на пределы выносливости оказывает усилие обкатки, а число проходов по обрабатываемой поверхности практически не изменяет пределов выносливости. Предел выносливости по трещинообразованию увеличивается только в области малых усилий обкатки, а затем, несмотря на существенный рост усилий обкатки, остается практически постоянным, а предел выносливости по разрушению увеличивается монотонно. Максимальное увеличение предела [c.142]

Полученные результаты можно объяснить следующим образом. При нагружении поверхностно-наклепанной стальной детали с концентратором напряжений выше предела выносливости по разрушению с ней с первых же циклов нагружений возникает усталостная трещина, которая непрерывно растет, приводя в. конечном счете к разрушению образца. Развитие такой трещины происходит в три этапа первый — интенсивный, второй — стабильный и, наконец, третий — ускоренный, приводящий к до-лому. Причем чем выше уровень нагружения, тем больше сближаются первый и третий этапы, а скорость роста трещины на втором этапе увеличивается. [c.163]

В формулах (16.11)...(16.15) t i и t j — пределы выносливости при изгибе и кручении при симметричном цикле напряжений и Тд — амплитуды циклов при изгибе и кручении и — средние напряжения циклов при изгибе и кручении К и К — эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении -коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (масштабный фактор) - коэффициент влияния поверхностного упрочнения v /o и / — коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений. Значения пределов выносливости 0 i и можно определять по формулам (1.14)...(1.17). При отсутствии осевой силы, действующей на ось или вал, и расчете оси или вала без учета растяжения или сжатия, что в обоих случаях соответствует симметричному циклу напряжений в сечениях вала, среднее напряжение цикла при изгибе Стд, = О, а амплитуда цикла при изгибе [c.276]

Число циклов нагрузок, которые материал выдерживает до разрушения, зависит от максимального напряжения и интервала между крайними значениями напряжений цикла. По мере уменьшения величины напряжений число циклов, вызывающих разрушение, VBenH4HBaeT a и при некотором достаточно малом напряжении становйтся неограниченно большим. Это напряжение, называемое пределом выносливости, полагают в основу прочностного расчета деталей, подверженных циклическим нагрузкам. [c.275]

Оценку влияния концентрации напряжений при изгибе с кручением обычно осуществляют на основании соответствующих усталостных испытаний на машине, позволяющей создавать одновременное нагружение образца крутящими и изгибающими моментами при различном их соотношении. На рис. 564 представлены результаты экспериментов при синфазном изменении нормальных и касательных напряжений при симметричном цикле (o ik, t ik — пределы выносливости при симметричном цикле для образцов с концентрацией только при изгибе и только при кручении соответственно а<, , Га предельные амплитуды для образцов с концентрацией при одновременном действии изгиба и кручения). [c.603]

Стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения) завершается достижением линии необратимых циклических повреждений. Одним из самых ранних методов необратимой степени повреждаемости при усталости является метод построения линии, предложенной X. Френчем (1933г.), заключающийся в тренировке образца выше предела выносливости и последующем циклическом деформировании при напряжении, равном пределу выносливости (рис. 28). Если образец при перегрузке разрушается на пределе выносливости (до достижения базового числа циклов), значит он пoJ/y-чил необратимое повреждение. Если после перегрузки на уровень предела выносливости образец простоял базовое число циклов, то он не поврежден и на нем ставится стрелка вверх. Границей необратимо поврежденных образцов и образцов, которые после перегрузки достигают базы испытания, и является линия необратимых повреждений. [c.48]

На рис. 55 представлены данные Гровера и др. по оценке влияния среднего напряжения цикла на изменение предела выносливости конструкционной стали. Здесь в качестве парамезра отношения напряжений выбрано среднее напряжение цикла сТтСрис.. 55,а), а на рис.55, б коэффициент К. Видно, что по мерс увеличения о,п и К предел выносливости возрастает. [c.89]

Точки, соответствующие неразрушившимся образцам, откладываются в правой части графика против базового числа и отмечаются стрелками (рис. 408). Оставшимся образцам испытуемой партии (образцы 7, 5, 9) последовательно задается напряжение, лежащее в интервале между минимальным разрушающим напряжением и максимальным неразрушающим. В результате устанавливается то наибольшее значение максимального напряжения цикла, при котором образец не разрушается до базы испытания. Это напряжение называется пределом выносливости. [c.389]

Определяли (табл. 12) предел выносливости по трещинооб-разованию Олт на базе 10 циклов нагружения (амплитуда циклического нагрул ения, приложение которой вызывает появление усталостной трещины глубиной в два-три зерна соответствующая длина трещины по поверхности образца около 0,1 мм) и предел выносливости по разрушению Одр на той же базе (амплитуда напряжения, приложение которой вызывает полное разрушение образца). [c.88]

Определение предельной длины нераспространяющихся усталостных трещин было проведено также в надрезах образцов из стали 45 и галтелях крупных валов из легированных сталей после их поверхностного упрочнения. Как видно из рис. 63, концентраторы напряжений имеют нераспространяющиеся трещины в широком интервале напряжений от предела выносливости по разрушению (a ip = 235 МПа) до предела выносливости по тре- щинообразованию (o-it=100 МПа). Измерение длин трещин в исследованных концентраторах напряжений позволило построить кривые роста трещин по числу циклов нагружения в зависимости от уровня напряжений (рис. 66). Чем выше номинальные напряжения, действующие в сечении с поверхностно-наклепанным концентратором напряжений, тем интенсивнее рост трещи- ны на первом этапе ее развития, тем позже по числу циклов [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...