Статистическая природа усталости

В связи со статистической природой усталости важнейшими характеристиками, используемыми при оценке надежности конструкций на основе вероятностных представлений, являются параметры распределения долговечностей и пределов выносливости. Эти характеристики получают экспериментально путем испытаний на усталость. Необходимость статистической обработки результатов вызывает многократное увеличение количества объектов испытаний и их общей продолжительности. [c.180]

Статистическая природа усталости [c.33]

Число циклов до разрушения N при постоянных напряжениях и температуре имеет существенное рассеяние (в 2—5 раз), связанное со статистической природой усталости. В равенстве (99) под N следует понимать среднее число циклов до разрушения. [c.569]

При испытаниях на усталость образцов или деталей обнаруживается разброс определяемых значений. Это относится к значениям предела выносливости и в особенности ограниченной выносливости или усталостной долговечности. Статистическая природа процесса усталостного разрушения предопределяет рассеяние результатов усталостных испытаний в большей степени, чем других видов испытаний. [c.54]

Испытания на коррозионную усталость, как известно, характеризуются неизбежным разбросом результатов эксперимента. Разброс вызывается погрешностью машин, условиями проведения опыта, точностью и технологией изготовления образцов и др., а также неоднородностью структуры и химического состава испытываемого материала. (наличие неметаллических включений, микротрещин, химическая неоднородность, анизотропность механических свойств и пр.). Если влияние первой группы факторов можно значительно уменьшить усовершенствованием оборудования и методики испытаний, то рассеяние экспериментальных данных, вызванное неоднородностью материала, связано со статистической природой коррозионно-усталостного разрушения и его нельзя полностью устранить. Его необходимо учитывать при испытаниях достаточно большого числа образцов, а результаты опыта желательно обрабатывать с помощью методов математической статистики. [c.32]

Использование полученного уравнения кривой усталости дало возможность построить распределение предела усталости на базе 10 циклов для образцов диаметром 10, 20 и 32 мм и при меньшем количестве образцов в серии (рис. 68). Анализ полученных результатов показывает, что для образцов разных диаметров, испытанных как на воздухе, так и в коррозионной среде, пределы усталости, соответствующие малой вероятности разрушения (р = 2%), отличаются не существенно, т. е. нижняя граница рассеивания пределов выносливости сплава практически постоянна. С увеличением вероятности разрушения влияние масштабного фактора на усталостную прочность увеличивается, наблюдается обычный ход масштабных кривых — затухание масштабного эффекта с ростом диаметра образцов (см. рис. 67). В этом можно видеть статистическую природу масштабного эффекта [97]. Характерным для титана является отсутствие инверсии масштабного эффекта в коррозионной среде, что очень важно для возможности прогнозирования масштабного. эффекта не только на воздухе, но и в коррозионной среде по результатам большой выборки испытания малых образцов и определения нижнего предела распределения выносливости. Этот предел и будет устойчивым для данного металла независимо от размера изделия. [c.141]

Влияние абсолютных размеров детали на величину предела усталости сказывается двояким образом. С одной стороны, при изменении размеров образцов изменяется характер неоднородности материала, имеющий статистическую природу, что приводит при увеличении размеров детали к падению ее прочности. С другой стороны, детали различных абсолютных размеров различаются между собой по степени неравномерности распределения напряжений в поверхностном слое, от которой существенно зависят их усталостные характеристики. Остановимся кратко на каждом из аспектов этого явления. [c.224]

Уменьшения рассеивания долговечности при стендовых испытаниях по сравнению с эксплуатацией можно добиться устранением ряда факторов, влияющих на рассеивание. При лабораторных испытаниях обеспечивается стабильность смазочной среды, условий нагружения и т. п., что позволяет значительно сузить зону рассеивания. Тем не менее рассеивание долговечности неизбежно при любых лабораторных испытаниях вследствие статистической природы процессов изнашивания и усталости. [c.156]

С развитием представлений о статистической природе усталостного разрушения и внедрения в практику проведения испытаний материалов на большом количестве образцов появилась возможность определения минимальных характеристик усталости, соответствующих малой вероятности разрушения Р. [c.73]

Наибольшее значение на современном этапе развития теории усталостной прочности (в частности, прочности при нестационарных режимах) имеет изучение природы усталости с позиций металловедения и физики металлов. Без создания стройной металлофизической теории усталостной прочности эмпирическое изучение последней будет только накоплением статистического материала, пригодного для использования в частных случаях инженерных расчетов. [c.302]

Экспериментальные исследования показали, что усталость деталей машин имеет статистическую природу, т. е. зависит от целого ряда факторов, значение которых предварительно учесть практически невозможно (состояние поверхности, наличие внутренних дефектов структуры и т. п.). В связи с этим наблюдается значительное рассеяние результатов испытаний, особенно по усталостной долговечности. Детали, наготовленные по одинаковой технической документации, обнаруживают при испытаниях [c.572]

Четвертая причина состоит в вероятностной природе формирования конструкционной прочности. Здесь есть два аспекта. Один связан с комбинацией различных факторов и их неблагоприятным сочетанием. А второй заключается в том, что каждый из факторов имеет рассеяние. Возможности статистического подхода в настоящее время используются лишь в отдельных случаях, например в расчетах на усталость. В обозримом будущем невозможность учета статистической природы формирования конструкционной прочности будет одной из главных причин отклонения расчетной прочности от действительной. [c.260]

Рассеяние пределов выносливости на заданной цикловой базе существенно меньше. Так, для котельной стали 22К при N — 10 циклов он изменяется от 185 до 225 МПа, т. е. на 21,6 % (рис. 3.2) [635]. Приведенные выше и многочисленные другие результаты исследований показывают, что характеристики сопротивления усталости материалов имеют статистическую природу долговечность при постоянной амплитуде напряжений, а также предел выносливости на заданной цикловой базе номинально идентичных образцов обнаруживают значительное рассеяние. Эта закономерность [c.223]

По ряду причин, в том числе экономического и технического характера, программные испытания натурных деталей не всегда возможны или могут быть проведены лишь в ограниченном объеме. Поэтому возникает необходимость разработки методов, позволяющих производить оценку характеристик сопротивления усталости деталей по результатам испытаний образцов. В области усталости при стационарных режимах нагружения такие методы основаны иа изучении закономерностей подобия усталостных разрушений в связи с эффектом концентрации напряжений, неоднородности напряженного состояния и величины напрягаемых объемов, с привлечением статистических представлений о природе усталостных явлений [4, 5, 18, 30]. Возможность применения этих закономерностей в условиях нестационарной нагруженности в достаточной мере не проверена и представляет одну из основных задач программных испытаний. [c.40]

Явления повреждения и разрушения обнаруживают четкую вероятностную природу, начиная с атомно-молекулярного уровня и кончая уровнем машины, конструкции или сооружения, поэтому результаты испытаний на долговечность имеют значительный статистический разброс. Так, циклическая долговечность при испытаниях на усталость может изменяться при одной и той же амплитуде напряжений на порядок и даже более. К числу факторов, влияющих на разброс механических свойств, относятся различные дефекты (например, трещины, включения и пустоты), а также несовершенство или неустойчивость технологического процесса и контроля качества. Механические свойства конструкционных металлических материалов неодинаковы для различных плавок, и тем более для продукции различных заводов и поставщиков, поэтому при прогнозировании ресурса на стадии проектирования необходимо учитывать и эту составляющую разброса механических свойств. [c.76]

Рассмотрим основные явления накопления повреждений и разрушения с позиций их соответствия общим полуэмпирическим моделям, которые были исследованы в предыдущих подразделах. Обсудим также некоторые частные модели, предназначенные для решения задач прогнозирования ресурса. Исходным материалом для построения полуэмпирических моделей служат результаты ресурсных испытаний при однородных режимах нагружения, например при постоянной амплитуде циклических напряжений, постоянной температуре и т. п. Эти результаты, как правило, обнаруживают значительный статистический разброс, связанный со случайной природой явлений. Традиционная форма представления результатов в виде кривых, например усталости и длительной прочности, по существу не отражает этого разброса. В сущности, эти кривые представляют собой линии регрессии между величинами, характеризующими уровень нагруженности, и показателем ресурса, например числом циклов (блоков) до разрушения или продолжительностью испытаний в единицах физического времени. Дополнением к кривым регрессии служат эмпирические оценки для законов распределения ресурса [c.93]

При реализации иных механизмов разрушения в сравнении с рассмотренными, например образованными вследствие усталости или и черпания статистической долговечности, запись требуемых соотношений технических трудностей не вызывает, если известна детальная природа разрушения. [c.36]

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]

При решении первой задачи исследуют влияние температуры, скорости деформирования и жесткости нагружающих систем при кратковременном и длительном статическом нагружениях гладких лабораторных образцов, уточняют характеристики сопротивления разрушению при ударном нагружении лабораторных образцов типа Шарпи и Менаже, регламентируют основные метрологические параметры усталостных испытаний (мало- и многоцикловую усталость). При этом больяюе внимание уделяют двум стадиям разрушения — образованию макротрещин и окончательного излома, а также статистической природе характеристик механических свойств. Выполняемые исследования и методические разработки являются основанием для усовершенствования действующих и разработки новых государственных стандартов на механические испытания. [c.18]

В книге изложены основные закономерности изменения циклической и коррозионной прочности титановых сплавов в зависимости от химического состава, структуры и окружающей среды. Детально рассмотрен процесс коррозионного растрескивания сплавов на основе титана и физическая природа этого явления в различных агрессивных средах. Анализ малоцикловой долговечности проведен на основе исследования процесса микронеоднородности протекания пластической деформации в упруго-пластической области нагружения. Многоцикловая усталость рассмотрена с использованием статистических методов анализа. Особое внимание уделено влиянию различных охрупчивающих факторов, состояния поверхности и коррозионных сред на циклическую долговечность, а также методам повышения циклической прочности. [c.2]

Вероятностная природа усталостного разрушения, зависящего от дефектов структуры и поверхности металла, отражается на закономерностях подобия при этих разрушениях. С увеличением напрягаемых переменными напряжениями объемов увеличивается вероятность ослабления сопротивления металла разрушению бопее значительными дефектами и их сочетанием, уменьшается предел усталости, ослабляется рассеяние. Влияние абсолютных размеров на усталостные свойства металла возрастает с увеличением его неоднородности, особенно сильно проявляясь на литых и крупнозернистых структурах. С уменьшением вероятности ра.з-рушения влияние абсолютных размеров ослабевает, так как в соответствии со статистическими представлениями рассеяние уменьшается с увеличением напрягаемых объемов, и кривые усталости для низких вероятностей разрушения при различных размерах сечений сближаются. При сложных напряженных состояниях усталостные разрушения для металлов в вязком состоянии в основном определяются максимальными или октаэдрическими касательными напряжениями, как. это следует, например, из данных исследования усталости конструкционных сталей. Большинство результатов укладывается между предельными шестиугольником касательных напряжений и эллипсом октаэдрических. Для металлов в хрупком состоянии разрушения определяются главными растягивающими нормальными напряжениями, они располагаются ближе к предельному квадрату предельных нормальных напряжений. Форма усталостного излома при кручении для вязких металлов свидетельствует о зарождении усталостного разрушения по направлению действия наибольших касательных напряжений. Для хрупких металлов трещина возникает сразу в направ.т1е-нии действия наибольших нормальных напряжений. Развитие трещины обычно следует поверхностям мальных напряжений. [c.384]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...