Испытания при переменных нагрузках (на усталость)

ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ (на усталость) [c.149]

В работах [15, 16] приводятся результаты экспериментальной проверки метода приближенного моделирования несущей способности при переменных нагрузках на основе критериев подобия (10.20). Были испытаны на циклический изгиб при вращении образцы восьми серий из стали 45 диаметром 2а = 50 мм с радиусами надрезов р2 = И 9 7,5 5 3,5 2 1 и 0,5 мм, условно принимаемых за натурные детали. В качестве моделей использовались образцы диаметром 2й1 = 7,5 мм с теми же радиусами кольцевых выточек (рис. 10.6), нагружаемые с помощью пульсатора на растяжение-сжатие. При изготовлении модельных и натурных образцов были приняты меры с целью обеспечения тождественности поверхностных слоев в области кольцевых выточек. Во избежание получения случайных результатов при испытаниях единичных образцов, оценка закономерностей усталостного разрушения натуры и моделей производилась путем построения областей рассеивания сопротивлений усталости. [c.229]

Испытание при повторно-переменных нагрузках на усталость или выносливость производится на специальных машинах (рис. 35, а). Образцы 2 и 5 консольно укрепляют на валу 4. При помощи тросов и шарикоподшипников / и б к концам образцов прикрепляют грузы. При вращении вала машины от привода через шкив 3 образцы будут консольно изгибаться силами Р—Р, что вызывает в волокнах образцов напряжения, изменяющиеся по знаку. [c.104]

Созданы методики и оборудование для усталостных испытаний высокомодульных материалов. Расчеты на прочность при переменных нагрузках как по коэффициентам запаса прочности, так и при помощи вероятностных методов расчета требуют знания характеристик сопротивления усталости материала. Для этого разработаны оборудование и методики проведения усталостных испытаний композитов при растяжении, изгибе, межслойном сдвиге и смятии в мало- и многоцикловой областях. Установлено, в частности, что современные углепластики обладают высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлическими материалами, что позволяет эффективно применять их при значительных амплитудах переменных нагрузок. Были выявлены статистические закономерности подобия усталостного разрушения углепластиков и разработаны предпосылки создания инженерной методики оценки усталостной долговечности элементов конструкций из углепластиков. [c.17]

Испытания при циклических нагрузках выполняют при следующих схемах нагружения чистый изгиб при вращении то же в одной плоскости растяжение—сжатие переменное кручение пульсирующее внутреннее давление, а также комбинированное нагружение (изгиб с растяжением или кручением, растяжение с кручением и т. д.). Наряду с многоцикловыми испытаниями, выполняют испытания при контактном нагружении, а также испытания на малоцикловую, высокочастотную, ударную, термическую, термо-меха-ническую и коррозионно-механическую усталость. [c.310]

Способность материала сопротивляться воздействию на него различных нагрузок (статических, динамических, знакопеременных и др.) оценивается совокупностью механических свойств. Эти свойства определяются в результате соответствующих испытаний материала или специально изготовленных из него образцов по стандартным методикам. Чаще всего проводят статические испытания на растяжение, сжатие, изгиб, твердость и динамические на ударную вязкость и усталость при переменных нагрузках. [c.193]

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

Указанная многозначность оценки свариваемости обусловила необходимость применения для сварных соединений различных способов испытаний (ГОСТ 6996—66) на статическое растяжение на статический изгиб на кратковременное растяжение на ударный разрыв па стойкость против механического старения на твердость на усталость при переменных нагрузках (ГОСТ 2860—65). [c.78]

Испытания на усталость по Велеру и на повреждаемость по Френчу проводят при стабильных по времени и непрерывно действующих циклических нагрузках. Этот вид нагружения свойствен лишь некоторым машинам, работающим непрерывно и на постоянном режиме (стационарные силовые двигатели, электрогенераторы, мащины, встроенные в автоматические линии непрерывного действия). Большинство же машин работает на переменных режимах с правильно или неправильно чередующимися цикла.ми и различным уровнем напряжений в циклах (транспортные, строительные и т. д.). [c.306]

Вопросы усталости, и в первую очередь малоцикловой усталости, совершенствование методов испытания на усталость, обоснование деформационных критериев малоцикловой усталости, установление физической модели накопления повреждений при повторно-переменных нагрузках, кинетики развития усталостных трещин в тех или иных условиях нагружения, статистический аспект усталости, а также разработка инженерных методов расчета элементов конструкций на прочность при повторно-переменных напряжениях с учетом различных факторов (вида напряженного состояния, конструктивно-технологических особенностей, температуры, начальной напряженности и т. п.). [c.664]

Вопросы усталости, и в первую очередь малоцикловой усталости, совершенствование методов испытания на усталость, обоснование деформационных критериев малоцикловой усталости, установление физической модели накопления повреждений при повторно-переменных нагрузках, кинетики развития усталостных [c.745]

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]

Установка УМ-2 для испытания плоских образцов на изгиб при повышенной температуре предназначена для иопытания на усталость плоских образцов при чистом изгибе при температурах до 1200°С, Установка двухсекционная, каждый образец устанавливается неподвижно на двух опорах и нагружается специальной кареткой. Образец нагружается переменным усилием за счет сил упругости рессоры, которая деформируется вращающимся эксцентриком. Меняя эксцентриситет, можно менять прогиб рессоры, а следовательно, и амплитуду нагрузки. Асимметрия цикла может меняться от О до —1. Частота изменения нагрузки 60 Гц. [c.154]

Машина с кривошипным нагружением позволяет проводить комбинированные испытания на усталость при переменном изгибе со статическим растяжением. Машина 5 предназначена для испытания на усталость вращающегося образца переменным круговым изгибом и кручением при дополнительном действии осевой растягивающей силы. Резонансная машина " позволяет проводить испытания на усталость при совместном действии изгиба и кручения, а также при асимметричном цикле нагружения. Электромагнитная машина имеет механизм независимого регулирования статической нагрузки и амплитуды переменной нагрузки. [c.176]

Магнитострикционные установки позволяют испытывать проволочные образцы, образцы диаметром 3—4 мм в вакуумной камере при одновременной кино- и рентгеновской съемке их поверхности. Магнитострикционные усталостные установки для асимметричных циклов растяжения-сжатия основаны на том, что если к переменным силам добавить постоянную составляющую, то симметричный цикл нагружения трансформируется в асимметричный. Блок-схема магнитострикционной установки УС-20 [10] для испытания на усталость при асимметричных цик тах показана на рис. 113. Вибратор 1 с собственной частотой 20 кГц жестка соединен с концентратором 2 с такой же собственной частотой. Образец 3 соединен с концентратором накидной гайкой и также имеет собственную частоту 20 кГц. Статическую нагрузку Р прикладывают при помощи стакана 5. Амплитуду колебаний образца измеряют с использованием микроскопа 4. Вибратор питается переменным и постоянным током от генератора 10, амплитуда которого регулируется задающим генераторам 9. [c.199]

Результаты испытаний на усталость при сложном нагружении, в котором переменные напряжения с высокой частотой оу накладываются на циклически изменяющееся напряжение с амплитудой a и заданной асимметрией циклической нагрузки, представлены на рис. 5 в виде диаграмм в координатах Сту/а х = / (Оа/Оа, р) Для числа медленных циклов Л" = 10 ...10 . При этом N"/N = / 7/. В этих испытаниях отношение частот /7/ = 200. [c.80]

Разработка конструкций машин для испытаний на усталость осевыми нагрузками представляет техническую задачу, сложность решения которой обусловлена необходимостью возбуждения значительных переменных усилий, исчисляемых тоннами и десятками тонн, при сохранении достаточной производительности испытаний и приемлемых габаритных и весовых параметров машин. Существенным фактором является обеспечение соосности испытываемых образцов и прилагаемых к ним нагрузок, а также устранение установочных напряжений о образце. , [c.147]

Эти машины обеспечивают испытания образцов на усталость с частотой нагружения 500 Гц при одновременном воздействии статической растягивающей нагрузки до 20 ООО Н и переменной синусоидальной нагрузки с амплитудой до 20 ООО Н. [c.118]

Испытания на усталость выполняют при разных напряженных состояниях образцов изгиб — чистый или консольный повторно-переменное растяжение — сжатие комбинированное сложнонапряженное состояние и т. д. Разрушение металлов при их усталости отличается от разрушения при однократных или повторяемых малое число раз нагрузках и характеризуется следующими особенностями [2, ПО, 147] [c.441]

При многочисленных испытаниях на усталость обнаружено влияние размеров образцов — с увеличением размеров снижается сопротивление усталости. Эта закономерность получила название масштабного эффекта он обнаруживается при испытаниях на переменный изгиб и переменное кручение как для гладких образцов, так и образцов с концентраторами напряжений. При испытаниях на осевое растяжение-сжатие масштабный эффект обнаруживается только для образцов с концентраторами напряжений. Гладкие образцы при осевой нагрузке не имеют масштабного эффекта. [c.20]

Испытания на усталость применяют, чтобы характеризовать поведение металла в условиях повторно-переменного приложения нагрузки (табл. 2.10). В таких условиях у металлов более низкая прочность по сравнению с прочностью, определяемой при статических испытаниях. Это происходит вследствие того, что под действием большого числа циклов переменных нагрузок в наиболее нагруженном или ослабленном месте металла зарождается и развивается трещина и образуется участок усталостного излома. [c.65]

Параметры, входящие в выражения (2.16)—(2.19), определяются по результатам стендовых испытаний, как правило, при симметричном или пульсирующем циклах с постоянной частотой нагружения. Следует отметить, что иногда испытания рессор в сборе, балок мостов и некоторых других узлов проводятся при постоянном среднем напряжении s , соответствующем номинальной нагрузке на деталь, и переменной составляющей амплитуды напряжений Sa. Таким образом, испытания проводятся при различном коэффициенте асимметрии fi = Stn —Sa )/(s + Sai), И уравнение кривой усталости, построенное на основании этих результатов, включает в себя переменный Г . [c.54]

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

Существуют специальные маш ины для испытания на усталость не только при повторно-переменном изгибе, но и при повторном растяжении и сжатии, при кручении, при повторной ударной нагрузке и т. д. Предел выносливости отдельных сортов сталей удается определить испытанием, охватывающим до 5—10 млн. циклов для испытания цветных й легких сплавов приходится осуществить 20—100 млн. циклов или даже миллиард последовательных нагрузок (например, для дюралюминия). Полезно вспомнить, что пропеллер самолета, ротор турбины и многие другие части машин в течение срока своей службы делают до миллиарда оборотов. [c.98]

Для правильного выбора и рационального использования металла, идущего на ответственные детали машин, например части быстроходных турбин или авиамоторов, подвергаемых в процессе эксплуатации многократным повторным и повторно-переменным нагрузкам, недостаточно знания тех механических характеристик, которые определяются при статических и ударных испытаниях. Известны многочисленные случаи разрушения отдельных деталей при многократных, циклических, особенно знакопеременных нагрузках, еще до наступления предела текучести. При этом характерным являлось то, что разрушения не сопровождались заметными пластическими деформациями. Такое явление разрушения металлов под действием циклических (повторных и повторно-переменных) нагрузок принято называть усталостью. [c.194]

Испытания на усталость замковых соединений лопаток турбин и компрессоров- необходимо проводить при совместном действии статического растяжения и переменного изгиба, сохраняя неравномерность распределения напряжений в замке и по ширине хвостовика и соблюдая условия контакта поверхностей при значительных статических нагрузках. Для этого используются также лопатки-модели, имеющие натурный хвостовик, переходную часть и часть профиля, а также головку (в виду утолщения или второго хвостовика) для создания растяжения. Для испытания замковых соединений на усталость используются те же машины, что и для испытаний моделей профильной части лопатки. [c.245]

Установки и машины для испы тания подшипниковых материалов на вклады шах,втулках и целыхпод-шипниках различают для испытания при постоянной нагрузке и для испытания при переменной или ударной нагрузке. Первые используются для испытаний подшипниковых материалов на трение и изнашивание, вторые — для испытаний тех же материалов по совокупности свойств в условиях, имитирующих эксплоата-ционные в части характера нагружения, а также для испытаний на усталость. [c.207]

Для надежной оценки несущей способности сварных конструкций ротора важными являются исследования усталости крупных моделей (образцов), соизмеримых по размерам с ротором и отображающих его конструкцию и технологию вдготовления. Эти исследования позволят установить долговечность и уровень разрушающих знакопеременных напряжений, а также характер разрушения от усталости однородных и разнородных соединений ротора. Соответствующие исследования были проведены в ЦНИИТМАШе [89]. Несущую способность сварных газотурбинных роторов при переменных нагрузках оценивали по испытанию на усталость крупных моделей, отражающих различные конструктивно-технологические решения исполнения сварных стыков формы разделок кромок под сварку, конструкции корневой части шва, композиции электродов и термической обработки. [c.180]

Понятие усталости материалов и конструкций охватьтвает чрезвычайно широкий круг вопросов. Усталость может быть причиной разрушения при испытаниях как йростых гладких образцов, так и образцов, содержащих какие-либо виды нерегулярности, или, наконец, сложных деталей, где могут иметь место как концентрация напряжений, так и распределенная нагрузка. На усталость влияет схема распределения нагрузки, причем зта нагрузка может изменяться по частоте, величине и последовательности прикладываемых сил. На усталость могут влиять дакже температура и окружающая среда. Неудивительно, что такой широкий круг переменных величин в сочетании с происходящими время от времени катастрофическими разрушениями деталей в эксплуатации привел к необходимости проведения огромного количества изысканий и исследований явления усталости, причем много сведений уже получено, хотя многое еще необходимо познать. [c.16]

Для проведения расчетов на циклическую долговечность при переменных нагрузках, помимо характеристик сопротивления усталости материалов, представленных в виде кривых и поверхностей усталости, необходима также информация о закономерностях накопления усталостных повреждений по мере увеличения числа циклов нагружения. Считается, что мера усталостного повреждения V равна нулю для начального состояния материала и равна единице для момента появления заметной усталостной трещины. Ее появление означает, что процесс разрушения переходит из стадии накопления собственно усталостных повреждений (из инкубационной стадии) в стадию роста усталостной трещины. Задача заключается в получении зависимости v = v (а, п), где о — уровень амплитуд напряжений, устанавливаемый при испытаниях постоянным /г число циклов нагружения (рис. 2.1). Когдаэта зависимость в координатах [v, n/N (а) ], где N (о) — число циклов до разрушения при уровне напряжений а, описывается одним и тем же уравнением и не зависит явно от уровня напряжений а, процесс накопления усталостных повреждений называется автомодельным [4]. Такой процесс показан на рис. 2.2. Так, в случае степенного закона накопления усталостных повреждений [c.16]

Допускаемые напряжения изменяются в зависимости от рода нагрузки. Трем случаям нагрузки и относящимся к ним допускаемым напряжениям соответствуют в сущности три величины прочности, именно временное сопротивление при постоянной нагрузке, при переменной нагрузке и то же при колебательной нагрузке (Вей-раух). В соответствии с данными испытаний на усталость эти величины находятся в отношении 2 (1—1,2) 1. Предел усталости (разрушающее напряжение при колебательной нагрузке) очень сильно приближается к пределу упругости. Поэтому (согласно Фёпплю) допускаемое напряжение в случае третьем должно быть взято равным половине такового для первого случая, т. е. оно доходит до четверти предела упругости (пропорциональности). Для случая второго значение допускаемого напряжения должно быть выбрано равным от 1 до 1,2 такового для случая третьего. Таким образом для случая постоянной нагрузки и простого металла допу- [c.235]

Испытательные машины такого типа разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом подшипниковой промыш- ленности. Испытание на износ подшипников и подпятников скольжения может производиться на аналогичных стендах. Однако, если для опор характерны особые виды нагрузок, как, например, для подшипников коленчатых валов двигателей, то испытательный стенд должен отражать эти особенности. Так, на Заволжском моторостроительном заводе создан стенд для испытания на износ и усталость подшйпников скольжения двигателя [103], который позволяет имитировать пульсирующую нагрузку, действующую на опоры. На стенде одновременно испытываются две секции вала 1 (на рис. 158, б изображена одна секция). Каждая часть вала несет два инерционных груза 2, которые при вращении создают переменную нагрузку в опорах 3. Эти опоры выполнены в форме шатунов, головки которых закреплены на пальцах 4 корпуса. Каждая пара шатунов расположена под углом 90 к другой. Стенд позволяет оценивать срок службы (число циклов) подшипников при заданном уровне нагрузки или предел выносливости при [c.493]

В ЦНИИТМАШе создана мащина для испытания на кручение типа К-2 с электродинамическим силовозбуждением переменных нагрузок. Машина для испытания на усталость при кручении содер--жиг кривошипно-шатунный механизм нагружения, выполненный в, виде четырехзвенника. Установка для испытания на усталость при1 кручении позволяет плавно изменять нагрузку по заданной програм--ме. В установке исключено перекручивание образца при возврате в неяагруженное состояние. [c.174]

Твердые сплавы, широко применяемые в промышленности в виде режущих и формоизменяющих инструментов, подвергаются разнообразным механическим и термическим переменным нагрузкам. Достаточно указать на реншм прерывистого резания при токарной обработке, на фрезерование, глубокую вытяжку, прессование и штамповку с помощью твердосплавных инструментов. Оптимальное использование соответствующих инструментов требует знания с достаточно высокой точностью характеристик усталостной прочности описанных сплавов [1]. Вследствие хрупкости твердых сплавов при построении кривых Велера необходимо испытывать большое количество образцов, что приводит к повышенному расходу материала и увеличению времени испытаний. В настоящей работе впервые представлены результаты исследований по распространению усталост- [c.258]

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

Машина МКП-8 [2] предназначена для испытания металлических образцов на усталость при кручении с программным изменением переменной и статической составляющих нагрузки. Машина состоит из трех основных узлов электромагнитного возбудителя динамической нагрузки / электромагнитного возбудителя статической нагрузки II и узла силоизмерения, ручного управления нагрузкой и программирования 111 (рис. 105). [c.163]

На рис. 39 показана машина МКП-8, предназначенная для испытания на усталость при кручении с программным (13 ступеней) изменением переменной и статической составляющих нагрузки. Переменные нагрузки создаются резонансным электромагнитным силовоз-будителем, питающимся током промышленной частоты. Статическая нагрузка создается роторным электромагнитом двустороннего действия, питающимся постоянным током. Испытуемый образец 5 зажимают в захватах 6 и 15. Захват 15 расположен на [c.181]

Регулярные стандартизированные испытания агрегатов тем более необходимы, что теоретический расчет усталостной прочности деталей автомобиля является в значительной мере условным. Автомобиль эксплоатируется при переменном режиме, причем влияющие на срок службы факторы сочетаются в самых разнообразных комбинациях и создают громадный диапазон непрерывно меняющихся условий. Поэтому расчет деталей на усталость, произведенный как по максимальным, так и по приближенно выбранным средним действующим нагрузкам, имеет практическую ценность в том случае, если он подкреплен результатами соответствующих стендовых испытаний. Более того, известно, что даже весьма тщательный теоретический расчет конструкции при правильном выборе материала и термообработки отнюдь не обеспечивает высокого срока службы. Например, испытания более 400 задних мостов до разрушения от усталости показали, что концентрация напряжений, вызванная деформацией шестерен, подшипников и картера, искажением формы зубцов, штрихами от механической обработки и т. п., варьирует в столь широких пределах, что в значительной мере перекрывает влияние металла и термообработки. В упомянутой выше работе [4] описываются результаты испытания четырех одинаковых коробок передач, две из которых были выполнены одним заводом, две — другим, причем изготовление производилось по одинаковым чертежам и техническим условиям. Проверка изготовленных коробок обычными методами не выявила никакой разницы между ними. Тем не менее при испытании на стенде под полной нагрузкой коробки одного завода выдержали 2 часа, коробки другого завода—20 час. Следовательно, одни только, так сказать, технологические нюансы могут оказать громадное влияние на срок службы. [c.223]

Асимметричный цикл переменного нагружения детали возникает либо при несимметричном характере изменения внешней нагрузки на деталь относительно нуля, либо при наложении на симметричный цикл переменных напряжений (вибраций) статической нагрузки или комплекса нагрузок. Зависимость разрушающей амплитуды переменных напряжений Оа при заданном N ОТ статического среднего напряжения цикла может быть получена с помощью кривых усталости, построенных по данным испытаний с подобными циклами ( ra/orm= onst), или при сохранении для партии образцов значения am постоянным. [c.61]

Результат наложения ка переменные напряжения статических напряжений сжатия зависит от температуры и уровня предела выносливости при симметричном цикле. Эффективность сжимающей нагрузки, измеряемая отношением оаМ-ь как показали испытания сплава ХН77ТЮРУ при 250 С значительно выше, чем при 550° С. Отсюда следует, что применение поверхностного наклепа для деталей из сплава ХН77ТЮРУ, эксплуатируемых при 550° С, мен еэф-фективно, чем при т-емпературах до 250 С. Кроме того, длительное действие высокой температуры способствует релаксации и перераспределению остаточных напряжений в поверхностном слое детали. Статические напряжения сжатия компенсируют отрицательное влияние остаточных напряжений второго и третьего рода в высоколегированных сплавах, которое проявляется в понижении сопротивления усталости при нормальной температуре. На рис. 2.36 приведена кривая Wa-i =f( (T-i)> построенная по результатам испытания образцов гладких и с концентраторами напряжений из сплава ХН77ТЮРУ при базовом числе циклов Л б = 2-10 ... 2-10 . [c.69]

Мало еще разработано средств, специально предназначенных для испытания весьма малых образцов на механическую и термическую усталость. Установка, предназначенная для испытания микрообразцов на выносливость в жидких средах при переменных напряжениях, описана в работе [18]. Предварительное статическое растягивающее усилие на образец передается грузом, а переменное — вибратором при вращении неуравновешенной массы. Суммарная нагрузка измеряется кольцевым динамометром с наклеенными датчиками сопротивления, подключенными в измерительную схему. Создана установка для усталостных испытаний малогабаритных образцов на растяжение с постоянной амплитудой напряжения [14] при температурах от —196 до 600° С. Нагружение осуществляется кривошипно-шатунным механизмом через поршень и сменную пружину. Нагрузка на образце измеряется пружинным динамометром. [c.95]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...