Экспериментальная кривая усталости и предел выносливости

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ КРИВАЯ УСТАЛОСТИ И ПРЕДЕЛ ВЫНОСЛИВОСТИ [c.337]

Испытания плоских образцов, упрочненных объемно, и с покрытиями проводятся на комбинированных экспериментальных установках, позволяющих определять предел выносливости, строить кривые малоцикловой усталости, наблюдать за процессом зарождения трещины в покрытии от заранее созданного концентратора напряжения, определять кинетику распространения трещины в покрытии и в основном металле. [c.34]

Метод Бойцова. Эксперимент проводится по методу Локати, но с тем отличием, что расчет оценок предела выносливости осуществляется не по условным кривым усталости, а по кривой усталости, полученной экспериментально на ограниченном количестве образцов [131]. В результате относительно кратковременного эксперимента и при использовании примерно такого же количества образцов, что и при методе лестницы , наряду с оценкой величины предела выносливости по методу Локати можно оценить и меру его рассеяния, а также определить расчетные показатели кривой усталости—т и Л о (показатель наклона левой ветви кривой усталости и координату точки перелома кривой усталости). [c.85]

Существенными являются экспериментальное обоснование параметров исходной (гипотетической) кривой усталости и закон распределения Ig iV и Ig ц 1. Анализ многочисленных экспериментальных данных сопротивления усталости различных материалов при нормальной и повышенных температурах позволил установить следующие особенности кривых усталости, рассеяния долговечностей и предела выносливости. [c.62]

Для характеристики влияния качества обработки поверхности на сопротивление усталости на рис. 3.39 показаны экспериментально найденные кривые, характеризующие снижение предела выносливости образцов, имеющих различное качество обработки поверхности [51 ]. По оси абсцисс на графике отложен предел прочности стали а , по оси ординат — коэффициент характеризующий влияние качества обработки поверхности на предел выносливости и равный отношению [c.117]

Зарождение усталостной трещины начинается с поверхности вследствие того, что. на поверхности возникают наибольшие напряжения при изгибе, кручении,, при наличии концентрации напряжений и различных дефектов поверхности. Поэтому качество обработки поверхности оказывает очень сильное влияние на сопротивление усталости. На рис. 39 показаны экспериментально найденные кривые, характеризующие изменение предела выносливости образцов вследствие различного качества обработки поверхности. Ио оси абсцисс на этом графике отложен предел прочности стали а , по оси ординат — коэффициент р, характеризующий влияние качества обработки поверхности на предел выносливости [c.145]

Анализ распределения долговечности и пределов выносливости при многоцикловой усталости. Многочисленные экспериментальные исследования сопротивления усталости различных материалов при нормальной и повышенных температурах позволили установить ряд важных особенностей кривых усталости и связанных с ними закономерностей рассеяния долговечностей и пределов выносливости. Остановимся на основных из этих особенностей. [c.112]

Следует отметить, что деление на малоцикловую и многоцикловую усталость материалов довольно условно, хотя в целом оправдано. Тем не менее, на рис. 1.11-1,15 приведены экспериментальные кривые усталости с резким физическим пределом выносливости, ветвь ограниченной выносливости которых почти целиком лежит в малоцикловой области (в интервале от 2 10 до 8 10 циклов). Область многоцикловой усталости которая по ГОСТУ начинается с 5 Ю", на этих рисунках практически отсутствует. Перегиб у этих кривых усталости расположен в конце малоцикловой области и далее кривая сразу выходит на физический предел выносливости. Такой эффект наблюдается в случае аморфных материалов, высокопрочных материалов или при испытании образцов с острым надрезом, когда с первых циклов нагружения в области надреза образуется локальная зона пластической деформации. В этой зоне металл быстро упрочняется и постепенно плотность дислокаций достигает критического значения, которое соответствует зарождению усталостной трещины [13-17]. [c.15]

Другие способы ускоренного определения пределов выносливости основаны на экстраполяции полученного экспериментально участка кривой усталости из области высоких нагрузок до нагрузок, соответствующих пределу выносливости. При этом используется одна из форм описания кривой усталости и известные закономерности, связывающие предел выносливости с параметрами кривой усталости. [c.168]

Изучение циклической 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 усложняется. Необходим огромный экспериментальный материал для того, чтобы выяснить закономерности изменения пределов выносливости 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. 187). ,. - [c.309]

При экспериментальном построении вторичных кривых усталости следует учитывать, что чем выше перегрузка, тем большими могут оказаться вторичные пределы выносливости. Это связано с пластической деформацией при первых циклах перегрузки, которая проходит у вершины трещины и снижает скорость роста усталостных трещин. При малой величине перегрузки пластическая деформация у вершины трещины незначительна. Поэтому вторичные пределы выносливости монотонно понижаются по мере увеличения наработки и отношения глубины трещины к диаметру образца i[16, 34]. [c.37]

Величина накопленного повреждения Лдг зависит от режима изменения напряжений и свойств материала и может быть как больше, так и меньше 1. В области нестационарных режимов с амплитудами перегрузочных напряжений, не превышающими 1,2 1,3 от предела выносливости, условие прочности 110 накоплению повреждения вычисляется по расчетной кривой усталости с показателем степени q, отличным от показателя степени т исходной кривой усталости, как это следует из экспериментальных данных при программном испытании на [c.523]

Предел выносливости (усталости) для данной марки металла определяют экспериментальным путем и обозначают через Or, где индекс г — величина асимметрии цикла. Напрнмер, a i — предел выносливости для симметричного цикла (г = —1), оо —предел выносливости для пульсирующего цикла (г=0). На рнс. 3.31 показан типичный график зависимости напряжения от числа циклов нагрузки для черных металлов (кривая Велера), где ов — предел прочности и Or — предел усталости. [c.123]

На рис. 6.22—6.24 для образцов и элементов конструкции из деформируемых алюминиевых сплавов показаны кривые многоцикловой усталости, построенные в указанных координатах по окончательному разрушению (чтобы сохранить привычную ориентацию кривых усталости, ось х направлена справа налево). Каждая экспериментальная точка кривой усталости для образцов (рис. 6.22 и 6.23) построена по результатам испытаний на одном уровне амплитуды напряжений от 20 до нескольких сотен идентичных образцов, а для натурных элементов конструкций — От 10 до 100 экземпляров. Экспериментальные точки, нанесенные в указанных координатах, ложатся вблизи прямой с уравнением (6.106). Для гладких и надрезанных образцов с полированной поверхностью прямая отсекает на оси ординат (при X = 0) отрезок, соответствующий величине предела неограниченной выносливости. Для натурных элементов конструкций, финишной операцией для которых было шлифование с последующим анодированием, предельная амплитуда, соответ- [c.185]

Сопротивление материала поверхностному выкрашиванию называют контактной выносливостью. Она характеризуется пределом контактной выносливости ал, который, как и при объемной усталости, определяется экспериментально по кривой усталости. [c.333]

В соответствии с этим уравнением для ускоренного определения предела выносливости металлов в условиях однородного напряженного состояния (растяжение — сжатие) может быть использована формула (III.16). Соответствие результатов, получаемых по этой формуле, экспериментальным данным будет определяться, во-первых, соответствием предпосылок, на основе которых была получена формула (III.16), каждому конкретному материалу и, во-вторых, правильным выбором параметров к и Wq, входяш,их в эту формулу, и выбором долговечностей на начальном участке кривой усталости. [c.235]

Два последних уравнения кривой усталости удобны тем, что в них входит предел выносливости который может быть определен, когда известны коэффициенты, входящие в уравнение. Параметры уравнения Вейбулла можно подсчитать по частным значениям кI и 0 , полученным экспериментально. Для определения постоянных коэффициентов задаются несколькими частными значениями напряжений и, определив для них число циклов до разрушения, составляют систему уравнений путем подстановки в формулу (83). Совместное решение этих уравнений позволяет найти значение входящих в него постоянных коэффициентов. При решении уравнений целесообразно пользоваться вычислительными машинами, учитывая, что при логарифмировании уравнение (83) обращается в уравнение прямой линии [c.155]

Этот метод не может быть непосредственно использован при испытании натурных деталей. Для натурных деталей необходимо, используя полученный экспериментально верхний участок кривой усталости, корректировать критическое число циклов с учетом совместного влияния всех перечисленных выше факторов на форму характеристики. По полученному таким образом критическому числу циклов Для детали и соответствующему ему критическому напряжению т д или 0 д по тем же формулам можно подсчитать предел выносливости. [c.177]

Материалы, обладающие неограниченным пределом выносливости, в правой части кривой усталости имеют горизонтальный участок, и значение 0г определяется, как соответствующее N=00. Для малоуглеродистых и конструкционных сталей средней прочности зависимость (2) хорошо сходится с экспериментальными результатами. [c.65]

К первой группе относится постоянное нагружение испытуемого образца, экспериментальное определение левой ветви кривой усталости с относительно малыми долговечностями и экстраполяция кривой в правую часть с определением предела выносливости. Ускорение испытаний достигается за Счет экономии времени на испытания при напряжениях, близких к пределу выносливости. К этой группе относятся предложения Вейбулла, Ивановой [6], Муратова и др. [1]. [c.77]

Однако получаемая экспериментальная кривая непрерывно снижается для дуралюмина по- ле естественного старения ряда других цветных металлов крупных стальных образцов (см. пунктирную линию на эис. 90) и образцов, испыты-заемых в условиях одновременного воздействия усталости и коррозии. Для этих условий предел выносливости определяют лишь для определенного числа циклов например, 10 ) такой предел выносливости является условным и его величина зависит от продолжительности работы детали. [c.153]

Однако получаемая экспериментальная кривая непрерывно снижается для дуралюмина после естественного старения ряда других цветных металлов крупных стальных образцов (см. пунктирную линию на рис. 73) и образцов, испытываемых в условиях одновременного воздействия усталости и коррозии. Для этих условий предел выносливости определяют лишь для опре- [c.135]

Еще один необъясненный экспериментальный факт связан с большой разницей в наклоне кривых усталости образцов одного и того же типа и размеров, имеющих, казалось бы, незначительные различия геометрической формы. Например, при испытаниях сварных балок с накладками а части длины поясов было установлено существенное (преимущество накладок с сужающимися концами (тип В, рис. 10.2) по сравнению с накладками с прямоугольными концами (тип А) при числе циклов до разрушения 100 10 . Однако при числе циклов до разрушения 2 10 предел выносливости балок с обоими вариантами концов накладок был практически одинаков (см. табл. 10.2). Далее, при сравнении пределов усталости балок с сужающимися концами накладок поя сов (тип В) и балок с вогнутым очертанием концов накладок (тип С) оказалось, что при числе циклов до разрушения 100-Ю выгоден тип В, тогда как при числе циклов до разрушения 2 10 тип С имеет явное преимущество. [c.268]

С целью проверки зависимостей (4.36) и (4.37) были сопоставлены результаты расчетов по ним с экспериментальными данными [4, 27-28]. В табл. 4.7 приведены данные, охватывающие случаи поверхностного пластического деформирования обкатыванием роликами, гальванического хромирования и химического никелирования, а также комбинированного упрочнения (нанесение покрытия с последующим обкатыванием роликами). Предел выносливости неупрочненных и соответствующих серий упрочненных ППД образцов без покрытий находился методом вверх-вниз . Как видно из таблицы, при использовании зависимостей (4.36) и (4.37) для нахождения параметров кривых усталости поверхностно-упрочненных деталей обеспечивается удовлетворительная точность, подтверждающая их универсальность. [c.100]

В качестве справочных характеристик сопротивления усталости металлов и сплавов приняты предел выносливости (амплитудное значение) или среднее значение предела выносливости в случае статистических испытаний среднеквадратическое отклонение предела выносливости или экспериментально установленный интервал его рассеяния абсцисса точки перелома кривой усталости показатель наклона левой ветви кривой многоцикловой усталости эффективный коэффициент] концентрации напряжения коэффициент чувствительности к концентрации напряжений. [c.16]

Оптимальный интервал начального уровня напряжения Од задают неравенством 1,0О < < 1,2о , где — ожидаемое значение предела выносливости, устанавливаемое по условным кривым усталости /, 2 и 3, которые накладывают на ступенчатую диаграмму испытания. Параметры условных кривых усталости определяют предварительно — либо экспериментально, либо на основании прошлого опыта. Условные кривые усталости должны охватывать зону возможного расположения фактической кривой усталости. [c.130]

Согласно Муратову [620] рассеянная за цикл энергия связана с упроч нением материала ее произведение на число циклов до разрушения дас1 суммарную рассеянную энергию. На основе этих предположений найден уравнение кривой усталости и получена следующая формула расчетно экспериментальной оценки предела выносливости [c.128]

Объем изучаемого материала невелик и в известной мере ре-цептурен, так как формулы для определения коэффициентов запаса даются без выводов. Достаточно подробно рассматриваются параметры циклов переменных напряжений дается понятие о природе усталостного разрушения, о построении кривой усталости (кривой Вёлера) и экспериментальном определении предела выносливости проводится ознакомление с основными факторами, влияющими на предел выносливости даются формулы для определения коэффициента запаса прочности при одноосном напряженном состоянии и чистом сдвиге, а также при упрощенном плоском напряженном состоянии. Весь подлежащий изучению материал имеется в учебнике [12] менее подробно, но в объеме, достаточном для немашиностроительных техникумов, он изложен в учебнике [22]. [c.170]

Переменные контактные напряжения вызывают усталость поверхностных слоев деталей. На поверхности образуются микротрещины с последующим выкрашиванием мелких частиц металла. Если детали работают в масле, оно проникает в микротрещины (рис. 180, а). Попадая в зону контакта (рис. 180, 6), трещина закрывается, находящееся внутри трещины масло сжимается в замкнутом пространстве, и в нем создается высокое давление, распирающее стенки трещины. При повторных нагружениях трещина все более увеличивается, отделяемая ею частица металла откалывается от поверхности, образуя раковину (рис. 180, в). Экспериментальные кривые, характеризующие стойкость материала в отношении усталостного выкрашивания, построенные в координатах контактное напряжение — число циклов нагружений (см. рис. 179, г), подобны обычным кривым выносливости (см. рис. 158). Базовому числу циклов Л но соответствует предел выносливости Offo, величина которого в основном зависит от твердости материала. По пределу выносливости определяют допускаемое напряжение, исключающее усталостное выкрашивание рабочих поверхностей. [c.214]

В области предела выносливости находится в соответствии с уравнением (13) резкий излом, и предел усталости можно в соответствии с другими гипотезами объяснять как амплитуду напряжения, или амплитуду пластической деформации, при которой зародившаяся трещина критической длины о не распространяется. Сравнивая результаты вычисления с экспериментально определенной кривой усталости во всем диапазоне чисел циклов до разрушения, видим, что в области высокого числа цик.лов до разрушения будет играть значительную роль стадия зароящения усталостной трещины. [c.18]

Величина X = lg -т- 1) в уравнении (2) рассматривается как случайная, имеющая среднее значение, равное (—lg 0), и среднее квадратическое отклонение 8 Пр — квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности разрушения Р %). В работах [3—6 и др.] приведены многочисленные экспериментальные данные, подтверждающие применимость уравнения подобия (2) для количественного описания влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, формы сечения и вида нагружения на сопротивление усталости образцов и деталей из различных сталей, чугу-пов, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Если испытания на усталость проводятся по обычной методике при количестве образцов 8—10 на всю кривую усталости, то отклонение б экспериментальных значений сг 1 от расчетных не превышает 8 % с вероятностью 95 %. При использовании статистических методов экспериментальной оценки пределов выносливости (метода лестницы , пробит -метода или построение полной Р — а — Х-диаграммы при количестве испытуемых образцов от 30 до 100 и более) аналогичное отклонение б не превышает 4 % с вероятностью 95 %. [c.310]

Зависимость (4.24) определяет при заданных значениях А, а и /С либо семейство кривых усталости для разных R = onst, либо при Np — onst семейство кривых стл (R) (рис. 4.11), либо, наконец, семейство линий пределов выносливости на диаграмме Хея. Схематизация всего явления многоцикловой усталости при линейном напряжении получается в целом приемлемой, хотя корректировка по дополнительным экспериментальным данным [c.121]

Метод ступенчатого нагружения п6 Докати (ГОСТ 19533—74) предназначается для ориентировочной оценки пределов выносливости образцов и изделий машиностроения из металлов и сплавов, кривые усталости которых имеют горизонтальный участок, т. е. разность Пределов выносливости на базах и 10 не превышает точности их оценки. Метод не может быть применен для ускоренной оценки предела выносливости образцов и изделий при испытании на ударную, контактную и термическую усталость. Предел выносливости определяют при ступенчатом увеличении нагрузки, используя не менее трех образцов (для усреднения полученных оценок). По результатам испытаний по ГОСТ 19533—74 подсчитывают сумму относительных долговечностей 2(П 7М), где значения долговечностей N1 принимают из семейства предположительных кривых усталости, выбранных из имеющихся экспериментальных данных. Образец или деталь нагружают начальным напряжением Оо и испытывают в течение По циклов. Далее без пауз напрялсение увеличивают на До до 01 и продолжают испытания при этом уровне напряжений в тече- [c.230]

Из методов ускоренной оценки предела выносливости, основанных на использовании малого числа образцов, корреляционных зависимостей, характеристик упругости, изменения температуры, а также косвенных и безобразцовых методов, следует выделить метод ступенчатого нагружения по Локати. Он предназначен для ориентировочной оценки пределов выносливости образцов и деталей, кривые выносливости которых имеют горизонтальный участок. По результатам испытания со ступенчатым увеличением нагрузки не менее трех образцов (для усреднения полученных оценок) подсчитывают сумму относительных долговечностей 2 niijNi), где значения долговечности Ni взяты из семейства предположительных кривых усталости, выбранных из ранее полученных близких экспериментальных данных. Образец или деталь нагружают начальным напряжением сго и испытывают в течение щ циклов. Далее [c.315]

Выполненный выше анализ теорий усталостного разрушения металлов, базируюш ихся на энергетических критериях, показывает, что главные задачи, которые могут быть решены на основ такого подхода, сводятся к расчету кривых усталости гладких образцов на основе данных по их деформированию и разрушению при монотонном увеличении нагрузки и к определению предела выносливости по начальному участку кривой усталости. Недостатком этих работ, с одной стороны, является отсутствие подходов, которые дали бы возможность учесть влияние на характеристики сопротивления усталостному разрушению конструкционных и эксплуатационных факторов и, с другой — ограниченность экспериментальных данных, по которым осуш ествлялись проверки справедливости энергетических критериев. [c.209]

В этой группе следует различать методы, которые основываются на формальном использовании известных эмпирических уравнений кривых усталости путем нахождения параметров этих уравнений по экспериментальным данным, полученным при малых долговечностях, и аналитической экстраполяции результатов в область долговечностей, соответствующих пределу выносливости, а также методы, которые позволяют определить предел выносливости по начальному участку кривой усталости на основе физически обоснованных моделей усталостного разрушения. Естественно, что второй подход более перспективен, поскольку он дает больше воз-можршстей для правильного выбора параметров и учета влияния на них различных факторов. Некоторые эмпирические уравнения кривых усталости (1.4) — (1.7) были приведены выше. Определение коэффициентов этих уравнений дает возможность выполнить аналитическую экстраполяцию кривых усталости в область больших долговечностей. [c.220]

В работе [150] проанализирована возможность использования уравнения (1.6) для ускоренного определения предела выносливости. Для определения предела выносливости в этом случае необходимо испытать на усталость некоторое количество образцов до разрушения при различных напряжениях и построить кривые по полученным данным в координатах Ig (Оа — Ог) — IgiVp, задаваясь различными значениями То значение Ог, при котором указанная зависимость выражается прямой линией, и будет являться пределом выносливости. Проверка этого метода показала его хорошее соответствие экспериментальным результатам, однако количество образцов и время, затраченное на их испытание, были достаточно велики [150]. [c.220]

Ниже с использованием оригинальных экспериментальных данных будут проанализированы возможности ускоренного определения пределов выносливости на основе установления корреляции предела выносливости и циклического предела упругости нагружения, и с использованием уравнения кривой усталости (III.13), нолученного на основе деформационного критерия усталостного разрушения. Первый из этих методов относится, в соответ- [c.224]

Отсутствие объективного анализа перечисленных методов испытания на усталость затрудняло их-правильный выбор. Применение для вероятностного моделирования ЭВМ позволило сопоставить различные методы испытаний, оценить их эффективность — точность и трудоемкость, а также выбрать оптимальные схемы испытаний на усталость в зависимости от определяемых характеристик сопротивления усталости и назначенных для них уровней значимости q й доверительной вероятности Рд. При вероятностном моделировании на ЭВМ различных методов испытаний на усталость исходными данными являются характеристики распределения долговечности гипотетической генеральной кривой усталости параметры а-1/Vp, iVp, т —показатель- степени уравнения a iV= onst средней (с вероятностью Р = 0,5) кривой усталости, дисперсия логарифмов долговечностей 5 ig7Vp> которая может быть принята постоянной (подтверждается экспериментально в пределах каждого-линейного участка кривой — см. разд. 3.3), а также математический алгоритм вычислений оценок пределов выносливости, соответствующий моделируемому методу испытаний на усталость. [c.101]

На рис. 6.25 представлены кривые усталости экономно-легиро-ванной мартенситностареющей стали 03X1Ш10М2Т (ЭП678 УДВ) после закалки (960 °С, вода) и закалки с различными режимами старения (470, 510 и 620 °С в течение 3 ч) [41]. При этом предел текучести составлял 837 (закалка), 1556, 1301 и 758 МПа соответственно. Кривые усталости строили на основе корреляционного анализа экспериментальных данных. Видно, что старение существенно повышает уровень предела выносливости с 400 МПа до 530 МПа. Интересно отметить, что несмотря на то что образцы с режимами старения 470 и 620 °С отличаются по уровню предела текучести в два раза (относительное удлинение у образцов после старения при [c.229]

Как показывает анализ результатов испытаний автомобильных деталей серийного производства, наклонный участок кривой усталости, проведенный по рекомендованному количеству экспериментальных точек, в большинстве случаев располагается полностью внутри 99,9% доверительных границ фактической кривой усталости. В то же время для этих деталей основное отклонение параметра, характеризующего ожидаемое смещение кривой усталости, выраженной корреляционным уравнением, большей частью меньше 0,1 и лишь в редких случаях достигает 0,15. Это свидетельствует об узкой зоне доверительных интервалов вблизи фактической кривой усталости. Таким образом, частная кривая усталости, расположенная внутри этой зоны, будет иметь угол наклона, незначительно отличающийся от угла наклона кривой усталости. В этих случаях испытания четырех—шести деталей дают возможность получргть верхний участок кривой усталости, ресьма близко расположенный к генеральной совокупности, и по нему определить предел выносливости с указанной выше точностью. [c.185]

На основе экспериментальных данных предлагается кривую малоцикловой усталости в номинальных напряжениях представить ломаной линией в логарифмических координатах. При этом точками перелома данной кривой являются временное сопротивление а , критическое напряжение ст р соответствующее переходу от квазистатических разрушений к усталостным, и ограниченный предел выносливости Одгв, при числе циклов N = 5-10 , указанный, например, в СНиП П-В.3-72. Предлагаемая форма кривой циклической прочности в диапазоне чисел циклов до разрушения от однократного при Л/ = 1/4 до N = 5 10 подтверждается результатами ряда работ [20, 15], полученными на различных материалах, а также результатами исследований, [c.260]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...