Влияние различных факторов на усталостную прочность

Кривая усталости. Определение пределов выносливости и изучение влияния различных факторов на усталостную прочность [c.196]

Коэффициенты, характеризующие влияние различных факторов на усталостную прочность [c.14]

Результаты исследований по влиянию различных факторов на усталостную прочность трубопроводов и их соединений приведены ниже. [c.139]

Влияние различных факторов на усталостную прочность [c.125]

В монографии рассмотрены основные закономерности усталостного разрушения металлических материалов с учетом современных достижений металлофизики и механики разрушения. Анализируется стадийность процесса накопления усталостных повреждений в периодах зарождения и распространения усталостных трещин. Рассмотрены теории физического предела выносливости и влияния различных факторов на циклическую прочность. [c.2]

Четкого разграничения влияния этих факторов на усталостную прочность не может быть проведено без учета свойств материала, так как степень их влияния различна для разных материалов. [c.268]

Недостаточно глубоко изучена также усталостная прочность полимерных материалов. Несмотря на то, что к настоящему времени проведено много исследований, определивших влияние различных факторов на характеристики усталости полимерных материалов, разработана классификация усталостных нагрузок и установлены некоторые зависимости в виде ряда графиков [c.115]

Шпоночные канавки и прессовая посадка некоторых деталей машин (шкивов, зубчатых колес, муфт и др.) часто являются причиной значительного снижения усталостной прочности валов. Влияние концентраторов напряжений на прочность валов в случае одновременного действия шпонки и посадки имеет весьма сложный характер. Поэтому для экспериментального исследования влияния различных факторов на прочность были изготовлены девять видов образ-цоб для испытаний на машине НУ-3000. Образцы каждого вида делились на 4 серии по 5—8 образцов в серии и изготовлялись из одного стального прутка диаметром 25 мм и длиной 6 м. [c.394]

При действии циклических нагрузок на усталостную прочность оказывают влияние два фактора повторность нагрузки и фактор времени. Изменяя частоту нагружения, можно за один и тот же промежуток времени воздействовать на металл различным числом циклов. [c.113]

В-третьих, как и следовало ожидать, снижение предела выносливости сталей различных марок протекает по-разному. Необходимо также иметь в виду, что на усталостную прочность могут оказывать влияние и такие факторы, как состав раствора для никелирования, режим предварительной подготовки деталей перед никелированием, прочность сцепления покрытия с основой и др. [c.107]

Практически во всех нормах и методиках расчета зубчатых передач на прочность значения рекомендуется устанавливать на основе обкаточных испытаний зубчатых колес на стендах (чаще с циркулирующим потоком замкнутой мощности) или на пульсаторах. В некоторых случаях при оценке допускаемых напряжений продолжают использовать значения базовых пределов выносливости, полученных модельными испытаниями на изгиб гладких или надрезанных (с концентраторами различной формы) образцов. Это во многом вызвано отсутствием в настоящее время достаточного количества экспериментальных данных, полученных испытаниями при обкатке зубчатых колес из различных материалов, способов упрочнения и режимов нагружения (чередования уровней и частотных характеристик нагрузок). Следует отметить, что в последующем усталостные испытания гладких и надрезанных образцов могут с успехом использоваться как дополнительные данные к результатам испытаний зубчатых колес для полной оценки влияния на усталостную прочность различных факторов конструктивных (форм и размеров концентраторов напряжений), технологических (способов упрочнения и параметров упрочненного слоя) и эксплуатационных (режимов нагружений) при тщательном соблюдении условий моделирования. [c.106]

Следует отметить, что на другие виды разрушения материалов в разной степени влияют масштабный фактор и конструкция детали. Так, при оценке коррозионной стойкости материала результаты, полученные для образца, при сохранении внешних условий могут быть, как правило, использованы для различных деталей. Однако, если испытывается усталостная или коррозионно-усталостная прочность материала, то форма и размеры образцов (которые стандартизованы) оказывают существенное влияние на процесс разрушения, поскольку не только вид нагружения, но и конструкция детали и технология ее обработки (шероховатость поверхности) определяют напряженное состояние и выносливость материала. Как известно, для усталостного разрушения разработаны методы пересчета на другой цикл нагружения, а также методы оценки концентрации напряжения и масштабного фактора. Это позволяет более широко использовать результаты испытания образцов для определения усталостной долговечности деталей различных конструктивных форм. В общем случае можно сказать, что применяемая схема испытания стойкости материала отражает уровень познания физики данного процесса. Чем глубже наши знания в раскрытии закономерностей процесса, тем больше методы испытания стойкости материалов абстрагируются от конструктивных форм изделий и отражают свойства и характеристики самих материалов. [c.487]

При анализе разрушения деталей из алюминиевых сплавов выявляется большое влияние различных концентраторов напряжений следов от грубой механической обработки, забоин, малых радиусов переходов и т. д. По-видимому, еще недостаточно обращается внимания на совершенствование технологии изготовления и рациональное конструирование этих деталей. Фактором, суш,ественно снижающим усталостную прочность деталей, является также наличие анодного слоя большой толщины. Так. местное увеличение толщины анодного покрытия до 20 мкм (вместо допустимых 7—10 мкм) при одновременном наличии в этом месте механической забоины привело к возникновению первичного очага усталостного разрушения в детали из сплава В91 после 420 000 циклов нагружения ( r i,=0,07 ГН/м , а = = 0,05 ГН/м2). [c.115]

Три знакопеременной нагрузке влияние сварочных напряжений на прочность конструкции зависит от ряда факторов. Они практически не влияют на циклическую прочность конструкции в том случае, если материал находится в вязком состоянии и если в изделии отсутствуют конструктивные и технологические концентраторы напряжений. Сварочные напряжения могут снижать циклическую прочность при наличии повышенной концентрации напряжений, особенно в конструкциях из материала с пониженными пластическими свойствами. В то же время усталостная прочность может быть повышена созданием в конструкциях при помощи различных технологических процессов благоприятных остаточных напряжений. При анализе условий работы конструкции со сварочными напряжениями необходимо также учитывать, что в наиболее распространенных сварных соединениях из малоуглеродистой и низколегированных перлитных сталей участки шва и прилегающей к нему зоны термического влияния, где действуют напряжения растяжения., являются более прочными. [c.60]

Знание усталостных характеристик материала, влияния на эти характеристики различных эксплуатационных и технологических факторов, а также статических напряжений позволяет, если известны динамические напряжения, получить величину коэффициента запаса усталостной прочности. [c.109]

В главе VI рассматриваются методы прогнозирования влияния таких факторов, как концентрация напряжений, сложное напряженное состояние, различные режимы нагружения, нестационарность нагружения, наличие усталостных трещин и т. п., на прочность и долговечность конструктивных элементов в условиях многоциклового нагружения. Практическое использование этих методов обосновывается большим фактическим материалом. Особое внимание уделяется методам прогнозирования предельного состояния тел с усталостными трещинами при циклическом нагружении. [c.4]

Подрезы. Усталостная прочность швов с подрезами зависит от глубины подреза, уровня остаточной напряженности и вида соединения. В случае стыковых соединений влияния концентрации напряжений и остаточных напряжений могут быть соизмеримыми. На рис. 6-57 приведены результаты испытания образцов с подрезами различной глубины, расположенными в зонах высокой и сравнительно низкой остаточной напряженности. Под влиянием изменения глубины подреза с 1—1,5 мм до 2—3,5 мм предел выносливости снижается дополнительно на 15%. Падение предела выносливости такого же порядка наблюдалось и в результате изменения растягивающих остаточных напряжений с 5,0 до 20 кгс/мм . Суммарное влияние этих факторов может привести к снижению предела выносливости соединения вдвое. [c.285]

Изучение усталостной прочности при нестационарных режимах имеет большое принципиальное и прикладное значение, так как позволяет глубже узнать природу усталости, рациональнее использовать материал и точнее определять долговечность конструкций в эксплуатационных условиях. Однако расчет весьма усложняется. Необходим огромный экспериментальный материал для того, чтобы выяснить закономерности изменения пределов усталости при различных спектрах нагружения. Должны быть учтены факторы концентрации напряжений, состояния поверхности и т. д., влияние которых на вид кривых усталости при нестационарных режимах может быть иным, чем при стационарном нагружении, и очень значительным (см. рис. 212). [c.301]

Большинство теорий усталости основывается на изучении поведения металла в образцах простой геометрической формы. Ни одна из теорий не учитывает всех факторов, которые могут оказывать влияние на образование усталостного разрушения. Большинство конструкций, применяемых в технике, состоит из сложной системы элементов и соединений, что делает невозможным или, в лучшем случае, затруднительным исследование таких конструкций с иопользованием различных теорий усталостного разрушения. Ввиду этого использование данных по усталости при решении реальных вопросов прочности конструкций в большинстве случаев бывает основано на эмпирических соотношениях, получаемых при лабораторных испытаниях. Эти простые соотношения обычно позволяют спроектировать экономичную конструкцию, хорошо сопротивляющуюся действию повторных нагрузок. [c.20]

Иногда бывает трудно оценить важность различного рода дефектов сварки и их влияние на прочность конструкции при переменных напряжениях. Очень важным фактором является расположение места с дефектом в конструкции. Относительно серьезный дефект может не вызывать тяжелых последствий, если он находится в зоне с низким уровнем и малым размахом напряжений. Однако, с другой Стороны, необходимо иметь виду, что детали или крепления, которые по замыслу конструктора не несут больших нагрузок, могут быть ориентированы таким образом, что напряжения в главных элементах могут распространяться также и на эти вспомогательные детали, которые при этом могут оказаться в более тяжелых условиях, чем предполагалось при проектировании. Например, при наличии небольшой детали, приваренной к главному элементу конструкции непрерывным сварным швом, в сварном шве может образоваться усталостная трещина, которая затем может распространиться на главный элемент конструкции. Ввиду этого необходимо проявлять осмотрительность при проектировании даже самых незначительных деталей конструкций, работающих при переменных напряжениях. [c.49]

Усталостные испытания сварных соединений с фланговыми швами, общим числом более 200, показали, что одними из главных факторов, определяющих прочность соединения при переменных напряжениях, являются относительные размеры и взаимное расположение элементов соединения. Исчерпывающее сравнение различных соединений выполнить затруднительно из-за изменения в широких пределах размеров соединений, длины сварных швов и данных материала. Однако несколько небольших серий испытаний позволили получить сравнительные данные, показывающие влияние на сопротивление усталостному разрушению отношения ширины соединяемых элементов или расстояния между фланговыми швами к длине швов. Результаты испытаний соединений со сварными швами длиной 102 мм (рис. 8.1, а) и различной шириной внешних пластин образца приведены в табл. 8.2. Из этих данных следует, что при неизменном уровне переменного напряжения во внешних пластинах число циклов до разрушения уменьшается при увеличении ширины этих пластин. Это отчасти объясняется тем, что при данной толщине пластины и данном значении переменного напряжения увеличение ширины пластины приводит к увеличению силы, передаваемой через сварные швы, и, следовательно, к повышению местных напряжений в основном материале у концов угловых швов, где происходит разрушение образца. [c.175]

Благодаря тщательному монтажу и обильной смазке в подшипниках качения практически не обнаруживается износа даже после продолжительной работы. Однако по истечении определенного времени, зависящего от величины нагрузки и числа оборотов, на рабочих поверхностях возникают усталостные явления, которые в начальной стадии проявляются в виде мелких рисок, а в дальнейшем наблюдается шелушение или выкрашивание. Первичные риски нередко вызываются неоднородностью материала, имеющей место в любой стали. Опыт показывает, что усталостные явления возникают у одинаковых подшипников при одних и тех же условиях эксплуатации через разные промежутки времени. Рассеивание долговечности, наблюдаемое у подшипников одной и той же партии, достигает 20—40. Такое значительное рассеивание объясняется тем, что подшипник состоит из многих деталей, прочность и износостойкость которых в пределах определенных допусков всегда различны. Размеры деталей выдерживаются в пределах допусков, величины которых обусловлены техническими условиями- Разноразмерность тел качения оказывает существенное влияние на распределение нагрузки между ними и на величины возникающих контактных напряжений. При точечном контакте величины Отах существенно зависят от соотношений главных кривизн соприкасающихся деталей. Большое влияние на долговечность подшипников оказывает шероховатость рабочих поверхностей, внутренние зазоры и другие факторы. Поскольку заранее невозможно учесть влияние всех этих факторов, нельзя также заранее определить долговечность каждого из подшипников в партии. [c.66]

Освещены общие вопросы металловедения титпиа, некоторые теоретические предпосылки разработки жаропрочных титановых сплавов, пути повышения их жаропрочности н ресурса. Приведены физико-механические п эксплуатационные характеристики жаропрочных титановых сплавов и режимы их термической обработки. Описано влияние различных факторов на усталостную прочность и условий эксплуатации на комплекс свойств. Освещены технологические процессы сварки и обработки поверхности, а также области применения жаропрочных титановых сплавов. [c.4]

В исследованиях, выполненных в Институте проблем прочности АН УССР, было изучено влияние различных факторов на скорость развития усталостных трещин и закономерности перехода к нестабильному развитию трещин. [c.10]

Были предприняты меры к устранению данного типа затупления путем совершенствования конструкции и технологии изготовления инструмента. С этой целью уменьшают главный угол в плане токарного резца. При этом режущая кромка первоначально вступает в контакт с обрабатываемым материалом в точке, удаленной на некоторое расстояние от вершины резца, а глубина и силы резания постепенно увеличиваются до номинального значения. В случае применения хрупких инструментальных материалов (например, твердого сплава) используют малые или отрицательные значения переднего угла, что дает некоторое упрочнение инструмента. Кроненберг вывел уравнения для определения напряжений в режущем инструменте и привел рекомендации, в соответствии с которыми необходимо стремиться к созданию на передней поверхности инструмента сжимающих напряжений, чтобы предотвратить его разрушение. С помощью приведенных в этой работе формул можно производить проверочные расчеты инструмента на прочность. Альбрехт показал, что для уменьшения или полного устранения выкрашиваний твердосплавных ножей при фрезеровании твердых сталей необходимо на режущих кромках шлифовать узкие упрочняющие ленточки. В работе Хоши и Окушима представлены результаты исследования влияния различных факторов на выкрашивание торцовых фрез. Авторы отличали выкрашивание режущих лезвий при низких и высоких скоростях резания. В последнем случае причиной выкрашивания они считали усталостные явления. При попутном фрезеровании выкрашивания лезвий наблюдались реже. Несмотря на то, что эти опыты были выполнены инструментом, оснащенным твердым сплавом на основе карбида титана, было высказано предположение о возможности применения титано-вольфрамовых твердых сплавов. Для этого необходимо было образовать на режущих лезвиях упрочняющие ленточки. [c.161]

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]

Однако большинство этих исследований, как правило, направлено на разработку технологии получения покрытий, изучение их структуры и строения, изучение л аростойкости в ненапряженном состоянии и т. п. характеристик. В то же время очень мало работ посвящено исследованию влияния различных покрытий на работу конструкционных материалов в условиях воздействия на них рабочих напряжений, высоких температур, окружающих сред и других факторов. Отсутствие таких данных не позволяет более полно оценить свойства покрытий и тормозит широкое внедрение их в различные отрасли промышленности. Если учесть, что при эксплуатации машин и аппаратов большинство деталей несет значительные нагрузки и что, как показывает статистика, примерно 80—90% всех поломок происходит от усталости металлов, то становится очевидной актуальность исследований влияния покрытий на эксплуатационные свойства материалов и, в частности, на усталостную прочность. [c.161]

Влияние жидких сред на усталостную долговечность металла может быть различно. Инертные по отношению к металлу среды могут незначительно увеличивать усталостную долговечность металла по сравнению с долговечностью в воздухе за счет лучшего отвода тепла, более равномерного распределения механических нагрузок. Однако в подавляющем большинстве случаев воздействие жидкой среды приводит к снижению усталостной долговечности за счет проявления адсорбционного снижения прочности металла, наводороживания или анодного растворения металла. В зависимости от того какой из факторов является превалирующим, различают ад ор бци Нную, ко рро и Н ую и од о Одную у тал С гь [ 14J. [c.9]

Результаты исследования влияния качества поверхности после шлифования на усталостную прочность жаропрочных сплавов, употребляемых для изготовле ния лопаток турбины, показаны на рис. 3.22. В столбиках верхней диаграммы представлено снижение усталостной прочности в результате шлифования, обеспечивающего различную шероховатость (прочность образца без наклепа и напряжений с шероховатостью поверхности 14-го класса принята за 100%). В круглой диаграмме показаны доли влияния каждого фактора в отдельности. [c.267]

Основным фактором, характеризующим ползучесть материалов, является время. Поэтому значительное влияние на усталостную прочность при повышенных температурах имеет продолжительность испытания. Таким образом, при заданном числе циклов существенна частота изменения напряжений. На фиг. 479 [134] представлены кривые выносливости в координатах время, номинальное максимальное напряжение, при различных частотах изменения напряжений. Кривые построены на основе испытаний образцов малоуглеродистой стали с 0,17% С на изгиб при симметричном цикле изменения напряжений при температуре 450° С. Номинальные напряжения вычислялись по обычной формуле, выведенной в нредположении справедливости закона Гука. На фиг. 480 те же кривые изображены в координатах число циклов,, действительное максималыгае напряжение, а на фиг. 481 — в координатах время, действительное максимальное напряжение. Последнее подсчитывалось с учетом нерераспределения во времени напряжений за счет ползучести материала [134]. [c.687]

Усталостная прочность сварных соединений. Усталостная прочность сварных соединений опреде 1яется глaвньJM образом тремя факторами конструктивным оформлением сварного соединения, качеством металла шва и околошовной зоны и наличием сварочных напряжений. Фактор конструктивного оформления—общий для сплавов различной основы, поэтому его влияние подобно влиянию на а сварных соединений стальных или алюминиевых конструкций. Исследованием усталостной прочности металла шва и околошовной-зоны установлена большая ее зависимость от качества присадочного материала, тщательности защиты от поглощения газов из воздуха расплавленным и нагретым металлом во время процесса сварки, наличия в сварном шве различного рода дефектов (непроваров, пористости и пр.) [ 148]. При определении пределов выносливости сварного соединения усиление шва механически удаляли, чтобы.в чистом виде вьшвить усталостную прочность сварного соединения по сравнению с таковой основного металла. [c.156]

До сих пор много внимания уделялось прочности однонаправленных композитов в направлении волокон, хотя она значительно выше прочности в поперечном направлении. Однако в качестве элементов конструкций композиты используются, как правило, в виде пакетов, состоящих из слоев различной ориентации. Таким образом, высокая прочность однонаправленных слоев в направлении волокон не может быть полностью использована из-за того, что низкая прочность в поперечном направлении и при сдвиге вызывает преждевременное разрушение материала. Следовательно, основные усилия необходимо направить на исследование докритических видов разрушения, особенно их влияния на поведение композита прм усталостном нагружении ) и действии различных факторов внешней среды. [c.137]

I4l. Взаимодействие поверхностей трения уже случайно их микрогеометрия (шероховатость) может быть описана только при помощи функций распределения участков поверхности по высоте опорными кривыми [6]. Так как выступы на поверхностях имеют различную высоту и форму (не говоря уже о возможной неоднородности свойств материала), то и величина напряжений и деформаций, возникающих при их взаимодействии, также будет характеризоваться определенным спектром [17]. Сам процесс усталостного разрушения вследствие его природы также случаен [32]. В процессе износа, протекающего по усталостному механизму, возникает фрикционно-контактная усталость материалов. То, что в поверхностном слое в период разрушения наблюдаются физические, физико-химические, механо-химические и химические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе износа, а, наоборот, подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов (в обычном понимании этого явления). Современная флуктуационная теория прочности твердых тел 7] рассматривает в единстве влияние термических и механических факторов на вероятность флуктуации, приводящей к разрушению материала. Применительно к износу данный термоактивационный механизм разрушения подтверждается последними исследованиями 129]. Усталостная теория износа не исключает возможности разрушения в результате одного акта взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения, когда возникающие деформации или напряжения велики и достаточны, чтобы сразу наступило разрушение. При этом наблюдается абразивный износ (микрорезание) или износ в результате когезионного отрыва (схватывание). Но и в этих случаях характер взаимодействия и разрушения поверхностей случаен. Условия работы пары трения всегда характеризуются определенным спектром нагрузок, скоростей и подобных параметров, что также оказывает влияние на износ [17]. [c.6]

Для выявления зависимости износа от различных рецептурных факторов следует, прежде всего, определить условия и вид износа. Усталостный и ос качественно обусловлен такими параметрами, как коэффициент трения х, прочность а , модуль Е, давление N, коэффициент усталостной выносливости Ь в соответствии с (6.2.5). Поэтому можно рассматривать зависимость этих показателей от рецептурных факторов и оценивать их влияние на износ. Попытка такой оценки высокоскоростного износа резиновых уплотнителей вращаюхцихся валов, с учетом зависимости упругопрочностных и фрикционных свойств от температуры, развиваемой в контакте, привели к удовлетворительному совпадению расчетного и экспериментального износа [765, 766, 782]. [c.302]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...