Испытания на прочность при переменных напряжениях (выносливость)

Работа 6. Испытания на прочность при переменных напряжениях (выносливость) [c.39]

Для получения механических характеристик материала, необходимых для расчетов на прочность при переменных напряжениях, проводят специальные испытания на выносливость (на усталость). Для этих испытаний изготовляют серию совершенно одинаковых образцов (не менее 10 шт.). Наиболее распространены испытания на чистый изгиб при симметричном цикле изменения напряжений их проводят в следующем порядке. [c.548]

Для получения механических характеристик материала, необходимых для расчетов на прочность при переменных напряжениях, проводят специальные испытания на выносливость (на усталость). Для этих испытаний изготавливают серию совершенно одинаковых образцов (не менее 10 штук). Испытания проводят в следующем порядке. [c.640]

Как и в случае соединений других типов, испытания тавровых соединений показали, что геометрическая форма соединения оказывает существенное влияние на прочность при переменных напряжениях. Наиболее высокое значение предела выносливости соединений со стыковыми швами при растяжении было получено при сравнительно малых размерах наружной части сварного шва. В тех случаях, когда наружный валик стыкового шва доводился по форме и размерам до очертаний углового шва, предел выносливости соединения понижался, но все же оказывался значительно выше предела выносливости таврового соединения с угловыми швами. Большинство тавровых соединений со стыковыми швами разрушалось по основному материалу у кромки шва. Однако иногда встречались случаи разрушения по шву, приблизительно при том же значении нагрузки, при котором можно было ожидать разрушения цо основному материалу. В соединениях с угловыми швами разрушение обычно начиналось в какой-либо произвольной точке по длине сварного шва и затем распространялось вдоль узкого сечения шва. [c.216]

Для испытания прочности при переменных напряжениях материала крупных поковок и штамповок проводятся испытания больших образцов на мощных установках, поскольку увеличение диаметра образца от с1 = = 5ч-7 мм до 0=150- - -200 мм снижает предел выносливости конструкционных сталей на 30— 45%. [c.345]

Причиной поломок деталей машин в подавляющем большинстве случаев является усталость материала, т. е. явление внезапного разрушения при пониженных против предела прочности напряжениях от действия переменных нагрузок. Результаты статических испытаний и испытаний на удар дают возможность только до некоторой сте-пени судить о способности f материала переносить длительно действующую переменную нагрузку. Для определения этой важной характеристики материала, нужной для расчета на прочность машин и сооружений, работающих при переменных напряжениях, производят особое испытание материала, называемое испытанием на выносливость или на усталость. [c.347]

Для расчетов на прочность при повторно-переменных напряжениях требуются механические характеристики материала. Они определяются испытанием на выносливость серии стандартных (тщательно отполированных) образцов на специальных машинах. Наиболее простым является испытание на изгиб при симметричном цикле напряжений. [c.12]

Детали трубопроводов, как правило, работают при переменных напряжениях, многократно изменяющихся в процессе эксплуатации. В связи с этим, если число смен нагружений (число циклов N) с амплитудой напряжений, превышающей на 15% расчетный уровень, удовлетворяет условию N < 1000, то считают, что трубопровод работает в условиях повторно-статических нагрузок, и выполняют статический расчет деталей, определяя их размеры по механическим характеристикам, полученным при статических испытаниях. При числе циклов N> 1000 нагружение считают циклическим и после выбора размеров деталей рассчитывают их циклическую прочность при переменном нагружении с учетом предела выносливости материала. [c.806]

Испытания на усталость позволяют определить предел выносливости, т. е. наибольшее повторно-переменное напряжение, которое материал выдерживает без разрушения в течение заданного числа циклов (база испытаний). Этот вид испытаний может производиться при изгибе, растяжении-сжатии, кручении, нормальных, повышенных и пониженных температурах, а также в агрессивных средах. Наиболее распространены испытания при изгибающей нагрузке. Соотношение между пределом выносливости при симметричном цикле и пределом прочности для углеродистой стали имеет вид [c.79]

Прочность при переменных нагрузках. Изучали влияние шлаковых включений на предел выносливости сварных образцов из стали СтЗ. Отверстия в центре шва, залитые шлаком, имитировали шлаковые включения. Давление шлаковых включений на стенки шва составляло максимальное 10—12 кгс/мм , среднее 4—5 кгс/мм и нулевое. Испытания на выносливость проводили на гидропульсационной машине. Шлаки, оказывающие давление на стенки шва, повышали предел выносливости образцов, а шлаки, не оказывающие давления, не вызывали изменения предела выносливости по сравнению с образцами, отверстия которых шлаком не заполнены. Повышение усталостной прочности, вызываемое давлением шлаков, объясняется тем, что шлак, играя роль упругого тела, вставленного в отверстие, снижает концентрацию напряжений, обусловленную отверстием без шлака. [c.64]

При расчете деталей машип, на которые в процессе работы действуют переменные напряжения, основной характеристикой прочности материала является предел выносливости, который, как правило, определяют опытным путем. Для испытания изготовляют серию (не менее 10) совершенно одинаковых тщательно отполированных лабораторных образцов диаметром Iq-I.Suu. (шероховатость [c.16]

Многие детали современных машин работают в различных коррозионных средах при большом числе перемен напряжений. Влияние методов и режимов обработки на коррозионно-усталостную прочность значительно сильнее, чем это же влияние на выносливость стали на воздухе. Предел выносливости образцов диаметром 20 мм определяли на базе 5- 10 циклов. Сравнительному испытанию были подвергнуты образцы, изготовленные токарной обработкой (шероховатость поверхности образцов соответствовала 5-му классу чистоты поверхности по ГОСТу 2789— 59) и шлифованные (9-й класс чистоты поверхности). Выносливость стальных образцов, изготовленных точением, меньше выносливости шлифованных образцов. [c.404]

Масштабный фактор (или иначе называемый масштабный эффект) тесно связан с физической природой прочности и разрушения твердых тел. Механические свойства сплава, особенно при знакопеременных или повторяющихся нагружениях, зависят от абсолютных размеров испытываемых образцов и конструкций даже в случае полного соблюдения подобия их геометрической формы и условий испытания [48, 61, 88, 144]. Предел выносливости гладких образцов понижается с увеличением их размеров, что оценивается коэффициентом влияния абсолютных размеров сечения. Для материалов с неоднородной структурой (литые стали, чугуны) влияние размеров образца на выносливость более резко выражено, чем для металлов с однородной структурой. Наиболее значительно снижается усталостная прочность с ростом размеров образца [48, 88] в случае неоднородного распределения напряжений по сечению образца (при изгибе). Форма поперечного сечения образца, определяющая объем металла, находящегося под действием максимальных напряжений, существенно влияет на выносливость образца. При плоском изгибе влияние на предел выносливости размеров прямоугольных образцов больше, чем цилиндрических. При однородном распределении напряжений по сечению гладких образцов (переменное растяжение — сжатие) масштабный эффект практически не проявляется. Характерно, что при наличии концентраторов напряжения масштабный эффект наблюдается при всех, без исключения, видах напряженного состояния. Чем более прочна сталь, тем сильнее проявляется масштабный эффект. [c.21]

Если паяемое изделие в эксплуатационных условиях подвергается вибрационным и другим повторно-переменным нагрузкам, то паяные соединения, а иногда и сами изделия подвергаются испытаниям на усталость. В ходе испытаний определяют условный предел усталости (выносливости), т. е. наибольшее напряжение, которое может выдержать образец без разрушения при нагружении его заданное число раз (циклов). Оценка паяных соединений на усталостную прочность имеет большое значение, однако общепринятой методики этого испытания в настоящее время нет. [c.223]

В тех случаях, когда низколегированная сталь во время эксплуатации подвергается переменным нагрузкам, дополнительно выдвигается требование по выносливости предел выносливости должен быть достаточно высоким для обеспечения надежной работы в течение всего срока службы. Обычно он равняется 0,5 Ов при испытании на переменный изгиб гладких образцов. Наличие надрезов или сварного шва (при непринятии специальных мер для уменьшения концентраторов напряжений) существенно снижает уровень предела выносливости низколегированных сталей в тем большей степени, чем выше исходная прочность стали. [c.9]

Машина ЦК-2 для испытания металлов на коррозионную устойчивость. Усталость, т. е. разрушение металлов под действием повторно-переменных нагрузок при напряжениях, меньших предела прочности при растяжении, часто определяет прочность или срок службы изделий. Испытание металлов на усталость иногда называют испытанием на выносливость, т. е. на способность металлов сопротивляться усталостному разрушению. [c.396]

Данные о прочности материалов при действии переменных напряжений чаще всего получают в результате испытаний стандартных образцов малого диаметра. Поэтому оценка прочности деталей машин требует учета влияния на выносливость следующих основных факторов формы и абсолютных размеров детали состояния поверхности и свойств поверхностного слоя изменения режимов нагружения. [c.24]

На рис. 10-1, с показана диаграмма прочности металла в зависимости от числа циклов нагружений N. Таким образом, а=1(М). Наибольшее максимальное напряжение цикла нагружения, при котором материал не разрушается при достаточно большом числе перемен напряжений, называется пределом выносливости, или пределом усталости. При испытаниях стальных образцов N принимается равным 10-10 . [c.218]

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]

Результаты, представленные в долях предела прочности материала при растяжении Ов, показаны на рис. 9.8 для сталей и в абсолютных напряжениях для высокопрочных алюминиевых сплавов — на рис. 9.9. Все приведенные результаты относятся к случаям когда среднее напряжение больше амплитуды напряжений, т. е. когда нет перемены знака в нагрузке. Видно, что для обоих материалов получена исключительно низкая выносливость, показывающая, что ушко весьма чувствительно к действию переменной Нагрузки. Для разрушающего числа циклов, равного 10 типовые значения амплитуды напряжений в поперечном сечении ушка по отверстию для сталей составляют только 47о предела прочности материала при растяжении и для алюминиевых сплавов —около 1,4 кГ/мм (грубо 2,5% предела прочности). Учитывая большой разброс данных, имеющийся всегда при условиях коррозии трения, а также разнообразие конструкций ушков и материала (диаметр болта изменяется от 5 до 70 мм как для стали, так и для дуралюмина), можно сказать, что получено хорошее приведение. Для сравнения с результатами приведения на рис. 9.10 показаны подлинные рассмотренные результаты для алюминиевых сплавов. Имеем очевидное улучшение результатов после приведения. Разброс частично объясняется разными значениями средних напряжений в различных испытаниях. В зависимости от порядка величины среднего напряжения на рисунке приняты различные обозначения точек. Для сталей, несомненно, мало влияние среднего напряжения, тогда как для алюминиевых сплавов определенное, хотя и небольшое, влияние имеется. [c.235]

Для исследования прочности при переменных напряжениях материала крупных поковок и штамповок целесообразно проводить испытания больших образцов на мощных установках, поскольку увеличение диаметра образца от (1=Ъ 7 до а = 150-Ь200 мм снижает предел выносливости конструкционных сталей на 30—45%. Образцы для испытания на усталость в рабочей части могут иметь утонение. Такая форма обеспечивает большую стабильность результатов. Ограничение напрягаемого объема в каждом образце может быть до некоторой степени компенсировано увеличением количества испытываемых образцов с 6—8 до 15—20. В последнем случае появляется возможность ста- [c.68]

Испытания показали, что в этом случае концентрация напряжений понижает предел выносливости при пульсирующем цикле растяжения и числе циклов до разрушения 2-10 приблизительно на 8,8 кГ1мм по сравнению с аналогичными образцами без отверстия. Данные такого рода испытаний нескольких конструкционных сталей показаны на рис. 6.4, где видно, что прочность стали при переменных напряжениях несколько понижается при значениях предела прочности, приближающихся к 70 кГ/мм . Аналогичную зависимость для надрезанных стальных образцов можно заметить на рис. 4.11. [c.94]

Например, при испытаниях образцов из мягкой стали и низколегированных сталей высокой прочности наличие небольших стержней, приваренных лобовым швом к одной стороне пластинки, приводило к понижению предела выносливости на 10—17% (табл. 8.5 и 8.6). Наличие двух приваренных деталей — по одной с каждой стороны пластинки (см. рис. 8.4, б и табл. 8.6) — понижало предел выносливости образцов из мягкой стали на 11—42% в зависимости от числа циклов нагружения до разрушения. Для образцов из низколегированной стали понижение предела выносливости в тех же условиях составляло 34—40%. При испытаниях образцов из высокопрочной стали НУ-80, подвергнутой закалке с отпуском, наличие приваренных деталей приводило к понижению ограниченного предела выносливости при 100-10 циклов на 57—60%. Короткие привареннные детали воспринимают очень небольшую часть нагрузки, действующей на главный песущий элемент, однако резкое изменение геометрической формы в месте приварки вызывает концентрацию напряжений, приводящую к значительному снижению прочности основного элемента при переменных напряжениях. Такое же влияние оказывает приварка крепежных пластинок небольшой длины к основному несущему элементу плоского поперечного сечения. Ввиду этого при проектировании элементов конструкций, подверженных значительным переменным растягивающим нагрузкам, необходимо по возможности избегать приварки к этим элементам вспомогательных деталей. [c.185]

Было исследовано также влияние различных сварных стыков на (Прочность стальных балок при переменных напряжениях. Результаты испытаний четырех типов стыков при пульсирующем цикле растяжения показаны (на рис. 10.9. Наклон кривой усталости (при стыке в одной плоскости оказался больше, чем при ступенчатом стыке. Вырезы в стенке для размещения стыковых швов поясов понижают предел выносливости при обоих типах стыка на 1,4—2,1 кГ1мм . Таким образом, геометрические формы и размещение стыка оказывают некоторое влияние на прочность балок при переменных напряжениях. [c.261]

Для определе1шя усталостной прочности (предела выносливости) прибегают к испытаниям на усталосп, (на изгиб, растяжение и кручение при переменных нагрузках). При этом определяют максимальное напряжение, которое выдержал образец на базе 10 циклов не разрушаясь, что соответствует пределу вьшосливости металла или сварного соединения. Испытание проводят на плоских или цилиндрических образцах специальной формы и размеров, вырезаемых, как правило, поперек сварного шва. [c.214]

Первое свойство — это способность выдерживать не разрушаясь переменные нагрузки при высоких температурах характеристикой его является условный предел выносливости, определяемый при заданной температуре и символически обозначаемый так сГшбоо- Индекс W указывает на то, что данное напряжение является условным пределом выносливости, второй числовой индекс указывает продолжительность испытания в часах. Можно поставить цель — исключить возможность разрушения от усталости. Тогда достаточно добиться того, чтобы условные пределы выносливости (с шюо. продолжительности испытания пределы длительной прочности (сгщо, Osoo. ) [c.310]

При оценке влияния метода окончательной обработки рабочих поверхностей деталей на предел выносливости следует иметь в виду, что предел выносливости часто зависит от предществующей финишной обработки. Окончательная обработка поверхности механическим полированием, обдувкой дробью и обкаткой роликами полностью ликвидирует влияние на усталостную прочность предществующих видов обработки при одинаковой микрогеометрии финишной обработки. Многие детали современных машин работают в различных коррозионных средах при больших циклах перемен напряжений. Влияние методов и режимов обработки на коррозионную усталостную прочность значительно сильнее, чем это же влияние на выносливость стали на воздухе (рис. II). Предел усталости а 1 образцов диаметром 20 мм определялся на базе 50-10 циклов. Сравнительному испытанию были подвергнуты образцы после токарной обработки, чистота поверхности которых соответствовала V 5 (ГОСТ 2789—59) и после шлифования с чистотой поверхности, соответствующей V 9. Выносливость в воздухе стальных [c.411]

Усталостные испытания проводили на образцах, все поверхности которых были плакированы сплавом Ti — 6% А1—4% V для имитации условий на поверхности лопастей вентилятора. Результаты справедливы для специфических примененных условий. Однако последние исключали эффекты надреза поверхности, описанные Царевым и др. [34], когда волокна находятся в открытом состоянии. В заключение следует отметить, что усталостные испытания при комнатной температуре, 500 и 700° F (260 и 371° С) показали хорошее согласие с прогнозами, основанными на диаграмме Гудмена. Прямолинейная диаграмма Гудмена, соединяющая значение предела прочности при растяжении с величиной предела выносливости при воздействии переменных напряжений, явилась хорошим приближением для полученных данных. [c.319]

Разрушение металла под действием переменных напряжений называется усталостью сопротивление этому разрушению — циклической прочностью, или выносливостью. Испытания на усталость проводят при знакопеременных напряжениях от сгтах ДО ffmin. При [c.49]

Части машин часро подверга отся действию переменных усилий-поэтому важно знать прочность материалов при таких условиях работы ). Хорошо известно, что под действием повторной нагрузки и разгрузки или под действием знакопеременных напряжений материалы разрушаются п ри напряжениях меньших, чем предел прочности материала в условиях его статического нщ ружения. Величина усилия необходимого для того, чтобы произвести разрушение, уменьшается с увеличением числа циклов напряжений. Это явление уменьшения со-, противляемости материала повторным напряжениям называется уста-лостью, а испытание материала путем приложения таких напряжений называется испытанием на выносливость. [c.391]

Об устойчивости остаточных напряжений во вре.мени можно судить по косвенным показателям, например, как это сделано в работах И. В. Кудрявцева, по сохранению с течение.м времени эффекта этих напряжений в усталостной прочности стальных деталей. В этих работах на опытах с образцами из углеродистой стали марок 40 и Ст. 5 показано, что длительное вылеживание (в течение 1—2 лет) не приводит к понижению их усталостной прочности, а следовательно, и к снятию остаточных напряжений это положение подтверждено испытаниями образцов, подвергавшихся еще более длительному вылеживанию (в течение 4 лет). Имеются аналогичные результаты, полученные на образцах после 10-летнего вылеживания. Показано также влияние переменных нагружений на устойчивость остаточных напряжений. Была использована зависимость между пределом пропорциональности при растяжении стальных образцов и остаточными напряжениями в них. Исследования проводились на образцах из углеродистой стали марок 40 и Ст. 5. Показано, что величина остаточных напряжений может снижаться под влиянием усталостной тренировки. Но это уменьшение, происходящее в начальном периоде тренировки, имеет место только при напряжениях, больших 0,9 предела выносливости данного материала. [c.224]

При комбинации смещений валов и действии переменного крутящего момента в резиновом упругом элементе возникает сложное напряженное состояние, оцениваемое эквивалентными напряжениями. На рис. П1.41 приведена обобщенная диаграмма выносливости, построенная по результатам указанных испытаний. При определении амплитудного значения переменной составляющей эквивалентного напряжения в резине применена теория прочности Мора аэкв = — vog при V = 0,25 (из эксперимента). Геометрическое подобие упругих элементов муфт позволяет применять диаграмму для всего размерного ряда. [c.101]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...