Прочность при переменных напряжениях Усталость материалов

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Прочность — способность детали сопротивляться разрушению или возникновению пластичных деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или потери сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести для пластичных материалов или предел прочности хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала, например a i. [c.30]

Усталость — это постепенное накопление повреждений в материале под действием повторно-переменных напряжений, максимальное значение которых меньше прочности материала при испытаниях на одноосное растяжение. Усталостная долговечность, определяемая числом циклов перед разрушением при определенном напряжении, складывается из числа циклов до зарождения треш,ины и числа циклов распространения усталостной трещины. [c.219]

Определенные по формуле (268) напряжения в клапанной пружине позволяют судить лишь о ее статической прочности. Поскольку на клапанную пружину действуют переменные по величине и направлению силы, она должна рассчитываться на усталостную прочность. Проведение такого расчета пока еще связано со значительными трудностями, основными из которых являются отсутствие опытных данных о пределах усталости пружинной проволоки при кручении и сложность и ненадежность определения действительной амплитуды напряжений в материале пружины вследствие ее вибраций. На практике расчет клапанных пружин на усталость производится исходя из предположения, что на режимах, далеких от резонанса, их вибрации мало влияют на характер изменения напряжений в пружине. Это предположение значительно упрощает расчет и позволяет при его проведении пользоваться обычной характеристикой пружины. [c.297]

Если детали испытывают при работе переменные нагрузки, значение которых возрастает от нуля до какой-то величины, то напряжения в этих случаях выбираются в зависимости от предела усталости Последний для сталей с достаточной точностью может быть принят равным (0,35—0,55) аь, где а — предел прочности при растяжении. Допускаемые же напряжения можно принимать равными (0,4—0,5) а . Допускаемые касательные напряжения могут быть приняты для пластических материалов в пределах 0,5—0,6, а для хрупких материалов —в пределах 0,8—0,9 от допускаемых нормальных напряжений. [c.45]

Вопросы прочности конструктивных элементов в статистическом аспекте уже получили значительное развитие в области статического расчета инженерных сооружений. При рассмотрении статической прочности как действующие нагрузки, так и характеристики сопротивления материалов трактовались как величины, подчиняющиеся вероятностным закономерностям, однако независящими друг от друга. Для деталей конструкций и мащин, работающих на усталость, сопротивление разрушению приходится рассматривать зависящим от условий нагружения в силу постепенного накопления изменений в состоянии металла, характеризуемого как накопление усталостного повреждения. При этом, как уровень переменной напряженности, так и характеристики усталости во многих случаях должны рассматриваться в вероятностном смысле и в этом же смысле должны трактоваться вопросы запасов прочности. [c.3]

Справочник состоит из 14 глав. Главы 1...5 образуют первый раздел, в котором изложены методы исследования усталости, и основные закономерности сопротивления усталости и циклической трещиностойкости материалов, а также методы детерминированных н вероятностных расчетов на прочность при напряжениях, переменных во времени, в условиях линейного и сложного напряженных состояний. [c.14]

Анализ поломок деталей машин показывает, что материалы длительное время подвергавшиеся действию переменных нагрузок, могут разрушаться при напряжениях более низких, чем предел прочности и даже предел текучести. Разрушение при этом происходит вследствие усталости материала. [c.277]

Вторая группа включает параметры, оценивающие сопротивление материалов переменным и длительным статическим нагрузкам. При повторном нагружении в области многоцикловой усталости определяется предел выносливости на базе 10 -н2-10 циклов. Малоцикловая усталость отделяется от многоцикловой условно выбранной базой испытания (Л >5-10 циклов) и отличается пониженной частотой нагружения ( = 0,1-н5 Гц). Сопротивление малоцикловой усталости оценивается по долговечности при заданном уровне повторных напряжений или пределом малоцикловой усталости на выбранной базе испытаний. Сопротивление длительным статическим нагрузкам определяют, как правило, при температуре выше 20°С. Критериями сопротивления материалов длительному действию постоянных напряжений и температуры являются пределы ползучести (То,2/-с и длительной прочности Сх. Предел длительной прочности определяют при заданной базе испытаний, обычно 100 и 1000 ч, предел ползучести — по заданному допуску на остаточную (обычно 0,2%) или общую деформацию при установленной базе испытаний. [c.46]

Старение деталей машин, их несущая способность и прочность при переменной нагруженности зависят от концентрации напряжений, абсолютных размеров, свойств материалов и качества поверхностного слоя деталей, окружающей среды п других факторов. Металлографические, рентгеновские и исследования, выполненные с помощью электронных микроскопов, позволили открыть ряд новых явлений, сопровождающих повторную деформацию и последующее (часто внезонное) разрушение материалов под действием повторных нагрузок. Это явление называется пределом выносливости металлов. Субми-кроскопические трещины усталости образуются на ранней стадии деформирования, после числа циклов, составляющего 10—20% общей долговечности. Видимая трещина образуется незадолго до окончательного разрушения детали. С помощью методов дефектоскопии в ряде случаев можно контролировать величину и скорость распространения трещин в деталях машин и определять пределы безотказной работы при медленно развивающихся трещинах усталости. [c.223]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Деталь не должна разрушаться или получать пластические деформации при действии на нее нагрузок. Различают статическую потерю прочности и усталостные поломки деталей. Потеря прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести а,, для пластичных материалов или предел прочности ст для хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Усталостные поло.мки вызыва -отся длительным действием переменных напряжений, значение которых превышает характеристики выносливости материалов (например, о ,). Основы расчета на прочность и усталость были рассмотрены в разделе Сопротивление материалов . Здесь же общие законы расчетов на прочность т усталость рассматривают в применении к конкретным деталяму [c.260]

Анализ случаев поломок деталей машин свидетельствует о том, что большинство поломок связано с явлением так называемой усталости материалов. Явление усталости металлов заключается в разрушении деталей машин вследствие возникновения в них многократно изменяющихся переменных напряжений, значительно меньших, чем предел прочности или даже предел текучести материала. Опасность этого явления заключается в том, что деталь, выполненная из пластичного металла и нагруженная до напряжений, казалось бы, неопасных, внезапно разрушается без появления остаточных деформаций, которые сигнализировали бы о надвигающейся катастрофе. Долгое время существовало мнение, что при работе детали в условиях циклически меняющихся напряжений, происходит изменение в кристаллическом строении металла. Это мнение основывалось на том, что материал с достаточными пластическими свойствами при длительной работе в условиях переменных напря- [c.327]

Усталость материалов характерна только для деталей машин, испытываюших во время работы переменные напряжения. Опыты показывают, что детали машин, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться при напряжениях, значительно меньших предела прочности а , а во многих случаях даже меньших предела текучести а , данного материала детали при статическом напряжении. При этом разрушение происходит без заметных остаточных деформаций мгновенно, т. е. имеет ярко выраженный хрупкий характер даже в случае, если материал детали обладает высокой пластичностью. [c.15]

Ул<е более ста лет назад было замечено, что части машин и сооружений, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться внезапно без заметных остаточных деформаций при напряжениях, значительно меньших предела прочности материала. Это явление было названо усталостью материалов. Для выяснения причины этих поломок прежде всего стали прове-. рять, не снижается ли предел прочности материала после длительного действия переменных напряжений. Однако опыты показали, что длительно действующие переменные напряжения не изменяют механических свойств материала. Не подтвердилось и предположение, что переменные напряжения изменяют структуру материала и делают его хрупким. Это предположение основывалось на том, что материал с достаточными пластическими свойствами при переменных напрях ениях разрушается, как хрупкий, без заметных остаточных деформаций. [c.346]

Поскольку механический фактор при усталости вызывает развитие повреждений по плоскостям сдвигов, т. е. внутри зереи, и в этом направлении коррозионный фактор усиливает развитие разрыхления, то естественно в этих случаях зарождение и развитие трещины усталости будет внутризеренным. При превалирующем влиянии коррозионного фактора на границах зерен наблюдается больше разрыхлений, т. е. большее снижение прочности, чем при совместном действии обоих факторов внутри зерна. Поэтому при относительно высоком уровне переменных напряжений следует ожидать преимущественно внутризеренное разрушение, при низком — межзеренное. Однако это общее правило в ряде случаев не соблюдается из-за особого характера коррозионной среды и склонности материала к тому или другому виду разрушения. В перестаренном состоянии сплава системы А1—Zn—Mg наблюдались приграничные зоны, свободные от выделений, по которым облегчалось скольжение, что привело к распространению трещины по границам зерен, ориентированным вдоль направления действия максимальных касательных напряжений [144]. При последовательном изменении среды в процессе испытания в ряде случаев менялась скорость развития трещин [76]. Особенно скорость разрушения увеличивалась при введении коррозионной среды в тех материалах и для тех состояний материала, которые склонны к коррозионному растрескиванию, например в высотном направлении в сплаве В93, когда скорость разрушения в 3%-ном растворе Na l была в 3— 4 раза больше, чем на воздухе. Такого явления не наблюдалось, например, для титанового сплава ВТ22. [c.130]

Представления о статистической природе усталостного разрушения и двух мехаЕШзмах усталостного повреждения конструкционных материалов легли в основу гипотезы о бимодальном распределении логарифма числа циклов до разрушения при действии переменных напряжений с постоянной амплитудой. Кривые распределения Ig N по вероятности разрушения Р при На = onst были построены по результатам испытаний на усталость гладких образцов из конструкционной стали с пределом прочности Оц — 1200 МПа (рис. 1). Искажение линейной зависимости Р = / (Ig N) объясняется появлением разрыва кривой усталости в области относительно малых значений амплитуды переменных напряжений и высоких значений числа циклов до разрушения iV lO . [c.74]

Более полный расчет на усталость при нестационарной переменной напряженности основывается на экспериментальных данных о кривой усталости при режимах нагружения со спектром, подобным спектру действующих напряжений. Приняв одно из напряжений спектра (например, минимальное) кривой усталости и обозначив сум — общее число циклов, выдерживаемое материалом до разрушения, при изменении амплитуд позаданному спектру строят кривую зависимости от N yM-Эта кривая, связывающая величину с разрушающим числом циклов, позволяет определять запас прочности как отношение для данного N jm разрушающего напряжения [c.525]

При переменных и знакопеременных напряжениях мы встречаемся с явлением разрушения от постепенно развивающейся трещины — с явлением усталости. При резком изменении скорости As-ижешя элемента конструкции в зависимости от передачи на него давлений от соседних деталей, когда имеет место явление удара, может обнаружиться хрупкость в таких материалах, которые при статическом действии нагрузок оказывались пластичными. Поэтому при проверке прочности деталей конструкций, подвергающихся действию динамических нагрузок, приходится интересоваться влиянием этих нагрузок — не только на величину напряжений в детали, но и на сопротивляемость материала. [c.489]

Очевидно уменьшение шероховатости и упрочнение поверхности в процессе приработки повышает сопротивление усталости деталей. Если шероховатость поверхности во время приработки ухудшается, поверхностный слой разупрочняется, в нем появляются остаточные растягиваюш,ие напряжения или убывают по абсолютной величине исходные напряжения сжатия, то сопротивление усталости деталей уменьшается. Влияние износа на прочность при повторно-переменных нагрузках может, таким образом, быть как отрицательным, так и положительным. Это подтверждено исследованиями Д. А. Драйгора и В. Т. Шарая на ряде режимов трения скольжения. К сожалению, опытных данных недостаточно, чтобы применительно к конкретным машинам с характерными для их узлов скоростями скольжения и материалами пар трения указать давления, при которых их положительное влияние будет наибольшим, а также давления, начиная с которых пластическая деформация поверхностного слоя на приработке будет сопровождаться разрыхлением структуры. Однако некоторые режимы трения легко оценить по их влиянию на прочность. [c.254]

Иногда для испытания материалов на усталость при сложном напряженном состоянии используются различные механические реверсоры и приставки к пульсаторам [338, 339]. Для исследования усталостной прочности при всестороннем сжатии кубиков использован реверсор, преобразующий переменное усилие пресса в двухосное и трехосное циклическое сжатие кубиков [36]. [c.247]

Определеь ные по (227) напряжения в клапанной пружине позволяют судить лишь о ее статической прочности. Поскольку на клапанную пружину действуют переменные по величине и направлению силы, ее необходимо рассчитывать на усталостную прочность. Такой расчет пока еще связан со значптельны.ми трудностями, основными из которых являются отсутствие опытных данных о пределах усталости пружинной проволоки при кручении и сложность и ненадежность определения действительной амплитуды напряжений в материале пружины вследствие ее вибрации. [c.220]

Выносливость усталостная прочность) детали определяет размеры большинства деталей станка, так как наличие переменных напряжений характерно для деталей привода и исполнительных механизмов — валов, зубьев шестерен, деталей многих механизмов, у которых напряжения периодически изменяются от o , n до (или от дотща . в этом случзе поломка деталей может произойти в результате появления так называемой усталостной трещины. Как известно, основным показателем прочности материалов при переменных нагрузках является предел выносливости (усталости) а , по отношению к которому и рассчитывают допускаемое напряжение. При [c.43]

Коррозионная усталость. Предел выносливости металлических материалов очень сильно зависит от коррозионной среды. Установлено, что при воздействии на металл различных коррозионных факторов предел выносливости понижается. В реальных условиях эксплоатации машин многие детали подвергаются одновременному воздействию переменных напряжений и коррозионной среды, что сильно понижает кх усталостную прочность. При воздействии на детали ыашпн знакопеременных напряжений в условиях дополнительного воздействия коррозионной среды вызывается более значительное их усталостное разрушение. Продукты коррозии, образуюш,иеся на поверхности металла [c.47]

Степень понижения устойчивости материалов против действия переменных напряжений в коррозионных условиях иллюстрируется в табл. 51, которая воспроизводит данные, собранные Дорей 2 по результатам работы Мак Адама. Необходимо отметить, что кремненикелевая сталь, которая имеет наиболее высокую прочность на разрыв и наивысший предел усталости при испытаниях в воздухе, становится одной из худших при испытаниях в воде. Эти значения, однако, не могут свидетельствовать о том, что кажущиеся преимущества легированных сталей являются иллюзорными, но, однако, они указывают на необходимость особенного внимания к контролю и хранению материалов, для которых значение предела коррозионной усталости падает ниже значения чистой усталости. Кроме этого, при выборе материала для дальнейшего применения предпочтение должно быть отдано материалам, для которых значения предела коррозионной усталости только незначительно меньше значений предела обычной усталости. Хорошие данные, получающиеся для высокохромистой стали при испытаниях в коррозионных условиях, указывают на то, что можно надеяться в дальнейшем получить материалы, имеющие наряду с другими свойствами хо- [c.610]

В последние десятилетия получили распространение систематические исследования циклической прочности материалов в области малоцикловой усталости (деформации лежат в пластической области), что особенно характерно для зон концентрации напряжений. Однако недостаточно полно изученным остается вопрос о сопротивлении мапоцикповому разрушению при попигармониче-ском нагружении, в том числе при высоких температурах, когда проявление температурно-временных эффектов может инициироваться высокочастотной составляюш ей циклических напряжений. Режимы нагружения, при которых на основной процесс цикличе ского изменения напряжений накладывается переменная состав-ляюЕдая более высокой частоты, свойственны элементам тепловых и энергетических установок, лопастям гидротурбин, лопаткам газотурбинных двигателей и ряду других деталей и узлов. Исследования сопротивления малоцикловой усталости при двухчастотных режимах нагружения выполнялись в весьма ограниченном объеме и без привлечения методов, позволяющих достаточно полно охарактеризовать особенности циклического деформирования материала в упругопластической области. [c.15]

Смотреть страницы где упоминается термин Прочность при переменных напряжениях Усталость материалов : [c.309] [c.212] [c.19] [c.30] [c.675] [c.222]

Смотреть главы в:

Проектирование механизмов и приборов -> Прочность при переменных напряжениях Усталость материалов

ПОИСК

173 — Материалы 179 — Напряжения

Материалы Прочность

Напряжения переменные 380384 —

Переменные напряжения. Усталость

Прочность материалов при переменных напряжениях

Прочность при переменных напряжения

Усталость

Усталость материалов

Усталость прочность

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...