Усталость и статическая выносливость

На рис. 108 приведены кривые усталости и статической выносливости полуфабрикатов сплава 01420. [c.227]

Усталость и статическая выносливость [c.418]

Динамическая прочность точечных и роликовых сварных соединений определяется путем соответствующих испытаний сварных образцов или конструктивных элементов на усталость и статическую выносливость (повторную статику). [c.203]

Механические свойства, определяемые при статическом растяжении. Твердость металлов и основные методы ее определения. Явление усталости и предел выносливости металлов. [c.5]

Величину предела выносливости определяют построением кривых усталости. На оси абсцисс откладывают число N циклов, на оси ординат — найденные испытанием стандартных образцов максимальные напряжения о цикла, вызывающие разрушение при данном числе циклов. Разрушающее напряжение в области малых N близко к показателям статической прочности. По мере увеличения числа циклов эта величина снижается и при некотором числе циклов стабилизируется. Ордината (У горизонтального участка кривой усталости является пределом выносливости. [c.276]

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]

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]

Рнс. 74. Влияние осевого статического растяжения иа предел выносливости при изгибе a j — предел усталости [c.163]

Испытав четыре метода определения величины. наводороживания стали, основанные на измерении механических характеристик проволочных образцов (определение разрушающей нагрузки при растяжении на машине РМ-50, определение числа перегибов на приборе НГ-1, определение пластичности по числу оборотов П ри скручивании на машине К-2, измерение числа циклов при кручении деформированных по дуге образцов), и метод выносливости полукольцевых образцов, нагруженных на определенную величину, меньшую предела кратковременной прочности (статическая водородная усталость), мы пришли к следующим выводам. [c.38]

Отсюда следует, что левый верхний участок кривой Веллера не всегда можно использовать для характеристики малоцикловой усталости того или иного материала. Если условия службы деталей и узлов таковы, что они испытывают сравнительно редкие перегрузки (например, маневренные перегрузки или перегрузки от порывов ветра в самолетных конструкциях, повторные нагрузки, связанные с суточными изменениями температуры в корпусах, находящихся под внутренним давлением и т. д.), то сопротивление малоцикловой усталости следует оценивать при низкочастотных испытаниях. В связи с этим в отечественной литературе [14, 16], наряду с термином малоцикловая усталость , можно встретить термины статическая выносливость и прочность при повторных статических нагрузках — термины, отражающие специфические особенности процесса уставания, связанные с малой скоростью изменения повторной нагрузки. [c.84]

Сопоставление результатов испытаний на усталость натурных моделей и лабораторных гладких образцов при растяжении — сжатии из жаропрочных сплавов показало, что различия в пределах выносливости, выраженных в амплитудах напряжений при одинаковой температуре и статическом растягивающем напряжении, составляют не более 10—15 /о- Поэтому учет влияния асимметрии цикла с достаточной для практики точностью можно проводить по результатам испытаний лабораторных образцов при растяжении — сжатии на пульсаторах. [c.250]

Попытки принципиально разграничить обычную усталость и усталость при малом числе циклов, по-видимому, не оправданы. Во всяком случае оба вида усталости соответствуют одной и той же кривой усталости, которая обычно без скачков переходит от Д цикла (статическое нагружение) к тысячам циклов и выше . Необходимость учета опасности разрушения при малом числе циклов, т. е. от повторно-статических нагрузок, привела к изменению проектирования и расчета на прочность многих конструкций. Так, например, до 1940 г. расчет основных частей самолета производился на статическую прочность. Требования по выносливости предъявлялись лишь к отдельным узлам, испытывающим в эксплуатации вибрационные нагрузки [18]. В настоящее время большинство силовых элементов самолетов, кораблей, крупногабаритных резервуаров и сосудов давления [21, с. 166] и некоторых других сооружений рассчитывают на сопротивление повторно-статическим нагрузкам [4, 18, 27, 38, с. 274], что привело к существенным изменениям и при выборе материала [35]. [c.204]

Из анализа результатов испытаний на динамическую и статическую усталость следует, что темп падения предела выносливости с увеличением базы испытаний (долговечности) существенно превышает темп падения предела длительной прочности. В результате линия статического разрушения преобразуется в предельную кривую (VI.32), значения параметров о 1 и 0д которой для заданной базы всегда определены неравенством о 1 < 0д [270]. [c.191]

Обычно испытания проводят при симметричных знакопеременных циклах (коэффициент асимметрии цикла г = — 1), у которых амплитуда напряжений наибольшая, а предел усталости наименьший (рис. 159, д, нижняя линия). С повышением г пределы выносливости возрастают и при значениях г, близких к единице (колебания малой амплитуды), становятся практически постоянными (верхняя линия) и равными показателям статической прочности. [c.276]

Для изучения свойств материалов и установления значения предельных напряжений (по разрушению или по пластическим деформациям) производят испытания образцов материала вплоть до разрушения. Испытания производят при нагрузках следующих категорий статической, ударной и циклической (испытание на усталость или выносливость). [c.30]

Машины типа УЭ — универсальные, они могут работать как в статическом режиме, так и в циклическом с любым коэффициентом асимметрии цикла. Частота нагружения образца колеблется от о до 5 Гц, т. е. машина позволяет вести испытания материалов на обычную выносливость и малоцикловую усталость. На такой машине обеспечивается режим испытания образцов на изгиб и на растяжение — сжатие. [c.362]

Среди различных типов статических нагрузок особое место занимают периодически изменяющиеся, или циклические, нагрузки. Вопросы прочности материалов в условиях таких нагрузок составляют содержание специального раздела сопротивления материалов и связываются с понятиями выносливости, или усталости, материала. Эти вопросы будут рассмотрены подробно в гл. 12. [c.97]

На рис. 7.24 показана схема кривых предельных напряжений при повышенной Гг и высокой Ti температурах по параметру тр. При температуре Ti для рт— -0 разрушение определяется в основном временем, которое слабо зависит от частоты, и при Оа=0 <Тт=(з,)г1, где (з т1 — предел длительной статической прочности при температуре Ti и времени тр. С уменьшением От возрастает амплитуда Оа, достигая при От=0 предела выносливости при симметричном цикле ( r-i)ri для времени Тр, получаемого по кривой усталости, наносимой в координатах и монотонно спадающей с рос- [c.162]

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]

Распределение материалов в ряд по сопротивлению усталости при малом числе циклов может резко отличаться от распределения их по статической прочности и по пределу многоцикловой выносливости. Кривые усталости при малом числе циклов строят по данным полного разрушения, а также по данным начала образования трещин. [c.236]

Между характеристиками усталости и статической прочности нет определенной зависимости. Наиболее устойчивые соотношения существуют между ст 1 (пределом выносливости на изгиб с симметричным циклом) и ств (пределом прочности), а также Q,2 (условным пределом текучести) при статическом растяжении. [c.283]

Вал изготовлен из стали со следующими характеристиками сопротивления усталости и статической прочности временное сопротивление Ов= 1100 МПа предел текучести Ст = 850 МПа предел текучести при кручении Тт = 550 МПа, предел выносливости при изгибе t i = 480 МПа, предел выносливости при кручении т 1 = 270 МПа, коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений = 0,2 и f- - 0,1 абсцисса точки перелома кривой усталости Л о = 2-10 циклов. [c.105]

Рис. 108. Кривые усталости (а) (чистый изгиб при вращении круглых образцов) и статической выносливости (б) (плоские образцы с отверстием) прессованных полуфабрикатов из сплава 01420 в сравнении с другими сплавами по данным авторов и Кишкиной С. И. с сотрудниками

Рис. 108. <a href="/info/23942">Кривые усталости</a> (а) (<a href="/info/4870">чистый изгиб</a> при вращении круглых образцов) и статической выносливости (б) (плоские образцы с отверстием) прессованных полуфабрикатов из сплава 01420 в сравнении с <a href="/info/473489">другими сплавами</a> по данным авторов и Кишкиной С. И. с сотрудниками

Образцы из стали ЗОХГСНА и дюралюминия Д16Т подвергали термообработке при тех же режимах, что и образцы для испытания на усталость и статическое растяжение. Образцы из стали 12Х18Н9Т испытывали без термообработки. Предел статической выносливости определяли на базе 10 ООО—15 ООО циклов при асимметричном цикле растяжением и при постоянном минимальном напряжении 2,5 кгс/мм . Частоту приложения нагрузки выдерживали постоянной (4—6 циклов в минуту). [c.50]

Малоциклозую усталость называют также статической выносливостью, прочностью при повторных статических нагрузках. Изломы низкочастотной малоцикловой усталости чаще всего (для конструкционного материала высокой и средней прочности) имеют типичную усталостную зону и по внешнему виду могут не отличаться от классических изло.мов усталости. [c.236]

При наличии смешанного излома усталостные признаки наиболее устойчиво сохраняются в очаге разрушения, признаки нетипичного для усталости разрушения сначала появляются в зоне развитого разрушения. Следует иметь в виду, особенно при анализе эксплуатационных изломов, что в ряде материалов признаки преимущественно усталостного характера могут наблюдаться и в том случае, когда значение переменной составляющей (относительно предела выносливости) невелико, а. значение статической составляющей (относительно предела длительной прочности) существенно. Например, в литейном никелевом сплаве ЖС6У при асимметричном переменном изгибе при 950°С изломы имели типично усталостное строение при следующих относительных значениях переменной и статической составляющих fa = 0,45aw, am=0,8—0,9 Одл (da — переменная составляющая, От — статическая составляющая, aw и Одл — соответ-венно пределы выносливости и длительной прочности на 100-ча-совой базе). Лишь при ста<0,45 aw при той же статической составляющей нагрузке в зоне развитого усталостного разрушения наблюдались небольшие по размерам участки со строением, характерным для высокотемпературного статического нагружения (рис. 116). [c.144]

Если на протяжении первых трех десятилетий развития советской промышленности качество стали определялось значением предела прочности при +20° С и определенным уровнем пластичности или ударной вязкости, то в последние два десятилетия прочность испытывается еще и в зависимости от типа напряженного состояния скорости деформации, и при наличии различных концентраторов. Однократное доведение напряжений до разрушающей величины дополняется испытаниями при длительном нагружении циклической нагрузкой одного (статическая выносливость) или обоих знаков (усталость), в последнем случае — при самых различных частотах, вплоть до акустических. Диапазон температур при испытании конструкционных сталей расширяется от прежних пределов ( + 60°) — (—60°) до (—253°) — (+1200°). Разрушающее напряжение, зависящее от материала нагруженного тела, определяется не только величиной нагружения в момент, непосредственно предшествующий разрушению этого тела. При выборе его значений учитывается необходимость обеспечения величин деформаций в пределах, допустимых для безотказной работы конструкций при заданных температуре и продолжительности рабочего периода. Возникает необходимость в характеристике прочности для условий сложных программированных режимов нагрузки и нагрева, действия контактных напряжений, трения и износа, поражения метеорными частицами, действия космического и ядер-ного облучения и т. д. [c.192]

Ранее указывалось, что при испытаниях на усталость резьбовых соединений (и других деталей) обнаруживается большой разброс экспериментальных значений ограниченной выносливости по отношению к средним значениям. Это обусловливается статической природой процесса усталостного разрушения, а также неоднородностью микро<лруктуры металла и микрогеометрии поверхностного слоя. Отметим, что на разброс долговечности и пределов выносливости влияют факторы, связанные с технологией изготовления и испытания образцов. [c.220]

Во многих случаях напряжения в конструкции при периодических нагрузках превышают предел усталости. Это относится, например, к деталям авиационных двигателей, лопастям несухцих винтов вертолетов, к ряду объектов военной техники, срок эксплуатации которых очень ограничен различными причинами. В этих случаях важно знать характеристики ограниченной выносливости, которые определяют ресурс детали или конструкции, обеспечивают сопротивление усталостным разрушениям в течение определенного срока, т. е. некоторого числа циклов. Поэтому,, если при расчетах на усталость из всей кривой Велера важно знать фактически лишь одну точку — предел усталости, то при расчете на ограниченную выносливость суш.ественное значение приобретает верхняя часть кривой Велера. Однако характеристики работы детали и ее ресурс, поскольку он задан, исходя из других соображений, фактически определяют уменьшенную базу испытаний на усталость. Тем самым главным становится по возможности наиболее точное воспроизведение в испытаниях истинных условий работы детали и установление статистических характеристик, определяющих вероятность разрушения детали при напряжениях, отличающихся от выявленного таким образом условного предела усталости (предела ограниченной выносливости), и при числах циклов, отличающихся от базы испытаний. Последнее особенно важно в связи с тем, что при напряжениях, заметно превышающих истинный предел усталости и близких к пределу статической прочности, разброс данных усталостных испытаний бывает очень большим. В последние годы статистическим методам обработки данных усталостных испытаний уделяется большое внимание. [c.306]

Испытания, цель которых состоит в оцределении предела выносливости, относят к высокоцикловым усталостным испытаниям. В последние годы широкое распространение получили испытания на малоцикловую усталость (статическую выносливость). Их проводят с использованием относительно -высоких напряжений и малой частоты циклов напряжений (не более 50 в минуту, в то время как при высокоцикловой усталости эта частота порядка 10 мин и более). База испытания на малоцикловую усталость не превышает 10 циклов. Таким образом, малоцикловая усталость относится к левой ветви кривых усталости (рис. 137,а, б), до их выхода на горизонталь или появления перегиба. [c.288]

Срок службы многих конструкций из алюминиевых сплавов зависит не только от их сопротивления обычной усталости, но и от сопротивления высоким и сравнительно редким повторным нагрузкам, т. е. определяется так называемой статической выносливостью [6, 7]. Для самолета, например, такими повторными нагрузками являются нагрузки, возникающие при посадке, взлете, маневрировании и т. д. Статическая выносливость алюминиевых сплавов обычно оценивается по испытаниям образцов с надрезом при пульсирующем или асимметричном растяжении с частотой приложения нагрузки 5—20 цикл мин (в отличие от 1500— 5000 цикл1мин при испытании на обычную усталость). Уровень напряжений выбирают в интервале 0,3—0,7 предела прочности гладкого (иногда надрезанного) образца. [c.418]

Анализ результатов испытаний (рис. 25—28) показывает, что наиболее круто падают кривые предела статической выносливости сварных швов из стали 12Х18Н9Т. Это свидетельствует о большой чувствительности аустенитных швов к дефектам не только при усталостных, но и при повторных статических нагрузках. Можно констатировать, что предел статической выносливости сварных образцов из сталей ЗОХГСНА, 12Х18Н9Т и дюралюминия Д16Т нелинейно падает с увеличением глубины непровара, причем интенсивность падения, как и при испытании на усталость, достигает наибольшего значения при малых непроварах и уменьшается с увеличением глубины непровара. [c.50]

Интенсивно исследовались также особенности сопротивления усталости различных конструкционных сплавов, влияние технологических факторов и конструктивных форм. Эти работы выявили ряд закономерностей, связанных с большим влиянием на статическую выносливость местных концентраций напряжений и полей остаточных напряжений (Б. Ф. Богданов, Д. Я. Кулешов, Н. И. Марин, М. В. Серов). На основе этих исследований была отработана методика обеспечения ресурса на стадии проектирования, базирующаяся на проверке конструктивно-технологических решений путем испытания крупногабаритных элементов (панелей, стыков и др.) в процессе создания новых самолетов (Л. И. Балабух, Н. И. Марин, М. В. Серов, А. М. Черемухин). [c.304]

Вместе с тем вопросы влияния толщины покрытия на длительную прочность, малоцикловую усталость и выносливость имеют общие закономерности. В испытаниях на длительную прочность, малоцикловую усталость и вьшосливость образцов с различной толщиной покрытия дейсп юпще нагрузки обычно относят к площади сечения образца без покрытия. Это вызвано тем, что из-за малой пластичности и трещиностойкости покрытия трещины в нем образуются после сравнительно небольшого времени нагружения, и оно не считается несущим. Тем не менее, как показывают эксперименты (рис. 5.20-5.22) [239] при сравнительно небольших толщинах покрытия долговечности образцов при статическом и циклическом нагружениях повышается главным образом за счет увеличения сечения образцов, влияние же покрытия на долговечность за счет его антикоррозионного действия при испытании на воздухе крайне мало. Однако при увеличении толщины покрытия после достижения некоторой критической величины долговечность до разрушения образцов начинает снижаться (см. рис. 5.20-5.22). Особый интерес в этой связи имеют керамические покрытия, толщина которых достигает 200-300 мкм. Проведем расчетный анализ такого поведения жаропрочных сплавов с внешним керамическим слоем. [c.395]

Каждая точка кривой АВС диагра.м.мы характеризует цикл. Точка А соответствует пределу выносливости при сим.метрнчном цикле (От=0 Ца=Ц 1) точка С — пределу прочности при статическом напряжении (сТт=о в о а=0) точка В — пределу выносливости при отнулевом цикле (ат=о а)- Площадь диаграммы, ограниченная кривой АВС и осями координат, определяет область безопасных (в отношении усталости разрушений) циклов нагружений. Пусть точка М, характеризующая заданный цикл (Од, Ст), рас- [c.249]

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]

Многочисленные исследования показали, что одним из наиболее эффективных методов воздействия на состояние поверхности, приводящих к повышению циклической прочности, является предварительное поверхностное пластическое деформирование (ППД). При этом применение ППД повышает циклическую прочность не столько в области многоцикловой усталости, сколько при больших перегрузках. Известны примеры, когда применение методов ППД позволяет повысить долговечность деталей из титановых сплавов, работающих в области малоциклового нагружения, в 17 — 20 раз, а предел выносливости—в 2 раза [ 187, с. 35, 43]. Вместе с тем по сравнению с многоцикловой усталостью эффективность применения ППД для деталей, работающих в малоцикловой области, изучена меньше. До последних лет отсутствовало даже научно обоснованное объяснение влияния ППД при больших перегрузках (выше предела выносливости), так как при этом роль остаточных сжимающих напряжений не может быть решающей. Возникающие при ППД остаточные сжимающие напряжения при значительных циклических пластических деформациях неизбежно релаксируют при первых же циклах нагружения. С целью установления природы влияния ППД на малоцикловую долговечность титановых сплавов были поставлены специальные опыты по изучению влияния ППД на статическую прочность и характер деформации. Исследование проводили на цилиндрических образцах сплава ВТ5-1 диаметром 10 мм. После механической шлифовки и полировки часть образцов подвергали электрополированию до полного удаления наклепанного слоя. Поверхностное пластическое деформирование осуществляли в трехроликовом приспособлении для обкатки (диаметр ролика 20 мм, радиус профиля ролика г= 5 мм, усилие на ролик изменялось от 300 до 1200 Н при определении статической прочности и равнялось 900Н при оценке характера деформирования). Обкатку вели на токарном станке в 2 прохода при скорости вращения шпинделя 100 об/мин [c.193]

Основное отличие диаграмм циклического деформирования от диаграмм статического деформирования заключается в том, что в первом случае отмечается упрочнение и разупрочнение, тогда как во втором — всегда только упрочнение. Второе отличие диаграмм циклического от статического деформирования заключается в несравнимо меньших значениях неупругих деформаций (при напряжениях предела выносливости неупругие деформации за цикл не превышали 0,018%, а во всем диапазоне вплоть до области малоцикловой усталости были меньше 0,12%) [3]. Значения предела выносливости (при растяжении-сжатии и изгибе) близки к значениям соответствующих циклических пределов пропорциональности для стали, алюминиевых сплавов, меди (рис. 55) [3]. Это позволяет оценивать значения предела вы.чослявости путем исследования закономерностей необратимого рассеяния энергии. С достаточно высокой точностью предел выносливости может быть найден как циклический предел пропорциональности по диаграмме деформирования, построенной для стадии стабилизации процесса неупругого деформирования i[3]. [c.106]

Усталость при высоких температурах представляет собой сложный процесс, в котором определенную роль играют явления ползучести и повреждения, характерные для длительного статического высокотемпературного нагружения [97, 111]. Этим обстоятельством в значительной степени объясняется отсутствие физического предела выносливости для материалов, испытываемых при высоких температурах. Высокотемпературную усталость можно считать одной из разновидностей коррозионной усталости. Тем не менее целесообразно особо рассмотреть этот вид нагружения, поскольку при высокотемпературной усталости в материале происходит ряд специфических процессов, прямо не связанных с коррозией. Так, при испытании образцов из литейного никель-хромового сплава ЖС6К при 900°С наблюдалось резкое снижение значений микротвердости от головок к рабочей зоне образцов, что можно объяснить весьма существенным разу-142 [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...