Усталостная прочность при нестационарных нагружениях

Запас усталостной прочности при нестационарном нагружении. [c.212]

Расчет усталостной прочности при нестационарном нагружении основан на принципе линейного суммирования повреждений. Допустим, что повреждение характеризуется положительной величиной П (мерой повреждения), В начальный момент Л = О, в момент разрушения П — 1, По мере увеличения числа циклов в процессе [c.612]

Для усталостной прочности при нестационарном нагружении функция неразрушения зависит от общего числа циклов нагружения [c.622]

Расчет деталей на усталостную прочность при нестационарных режимах перегрузок, т. е. при наличии напряжений, превышающих предел усталости, определяется общим (за предполагаемый срок службы детали) числом циклов напряжений с перегрузкой в за-в симости от еб значения. Для расчета необходимо знать спектр эксплуатационной нагруженности детали и усталостную характеристику материала, из которого она изготовлена. [c.174]

Рис. 68. Кривые, характеризующие расчет на усталостную прочность при нестационарных режимах нагружения

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

Особенность расчета на усталостную прочность при нестационарном режиме нагружения заключается в выборе расчетного уровня нагрузки. Очевидно, что если расчет выполнить по максимальным нагрузкам установившегося режима работы, т. е. напряжения, вызванные ими, принять равными пределу выносливости, то элемент конструкции получится необоснованно больших размеров и металлоемким. При расчете по минимальным амплитудам разрушение произойдет при ограниченной долговечности. [c.248]

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

Для расчета деталей на усталость при нестационарном их нагружении надо иметь не только кривые усталостной прочности, но и характеристики поведения материала при заданных нестационарных условиях нагружения. Эти характеристики могут быть получены в результате исследований материала при программном его нагружении. Осуществление программы нагружения, соответствующей действительным режимам работы деталей, за исключением редких случаев, почти невыполнимо, поэтому испытания проводятся по упрощенным программам. Исследования усталости при таких программных нагружениях позволят в дальнейшем уточнить закономерности изменения прочностных свойств и методы расчета деталей при нестационарном нагружении. В настоящее время в расчетах принимается простое линейное суммирование повреждения, выражаемое равенством [c.328]

Рассматриваются характеристики эксплуатационных нагрузок конструкций, приводящих к усталостному разрущению, характеристика механической прочности материалов, кривые усталости и длительной прочности. Анализируются физические процессы, протекающие при разрушении материалов. Даются критерии сопротивления разрушению при стационарной и нестационарной нагруженности, рассматривается расчет на прочность элементов конструкций с учетом статистической информации о нагруженности и несущей способности. [c.294]

Сочетание статического и вибрационного режимов нагружения. В элементах газовых турбин, например в дисках, лопатках, корпусах, наряду с действием таких силовых температурных факторов, как статические напряжения, стационарные и нестационарные температурные напряжения, наблюдается периодическое возбуждение колебаний указанных деталей при резонансных режимах. На рис. 2.4.3 показано изменение суммарных напряжений от центробежных и газовых сил в лопатке I ступени турбины в течение одного этапа испытаний. В опасных точках газовых турбин чередуются различные комбинации статических а, термоциклических Отц, повторных механических напряжений бц, а также переменных апряжений высокой частоты от вибраций v Если имеет место статическое, а затем вибрационное нагружение, то в расчетах на прочность учитывают способность деталей накапливать повреждаемость от каждого вида нагружения, статического и вибрационного, независимо от наличия предшествующих нагружений другого типа. Условие усталостного разрушения при одновременном действии на деталь вибрационных и статических нагрузок определяют с учетом зависимостей прочности при асимметрии цикла (разд. 2.2). [c.74]

В большинстве случаев характеристики усталостной прочности образцов и изделий получены при стационарном циклическом повторении нагрузки или перемещения. В условиях реальной работы подобные регулярные режимы являются редким исключением. Даже при наиболее закономерных и однообразных практических нагружениях (например, в поршневых двигателях) возникают разнообразные отклонения от регулярности изменения частоты, паузы (перерывы) нагружения, перегрузки и недогрузки и т. п. В более же сложных случаях нагружения (например, в деталях самолета, шасси автомобиля и т. д.) имеются различные сочетания статических нагрузок, вибраций (нередко одновременно нескольких различных и нестационарных частот и амплитуд) кратковременных статических и ударных перегрузок. Именно поэтому в последние годы изучают случайные вибрации т. е. такие, которые не могут быть удовлетворительно выражены ни простой функцией (синусоидой, ступенчатой и т. п.), ни простой комбинацией таких функций [18]. [c.184]

Учитывая отмеченную специфику деформирования нри термоусталостном нагружении, в работе [103] предлагается метод оценки термической прочности с позиций деформационно-кинетического критерия малоциклового разрушения [129, 162], экспериментально обоснованного в области повышенных и высоких температур при изотермических испытаниях материалов. Названный критерий, как отмечалось выше, описывает условия достижения предельного состояния по разрушению квазистатического и усталостного типов как для мягкого и жесткого, так и промежуточного между мягким и жестким характера нагружения, что охватывает особенности нестационарного циклического деформирования, свойственные термоусталостным испытаниям. [c.49]

Статистическая трактовка условий усталостного разрушения как при стационарных, так и нестационарных условиях нагружения позволила осуществить расчет па усталость по критерию вероятности разрушения и аргументировать выбор величины запасов прочности в зависимости от случайных отклонений нагруженности и характеристик сопротивления материала. Тем самым вместо эмпирического выбора коэффициентов, образующих запас прочности, был предложен и получил использование более научно обоснованный подход к оценке надежности деталей машин и элементов конструкций в условиях эксплуатации. [c.42]

Определение запасов усталостной прочности при нестационарном нагружении. Детали машин в условиях эксплуатации часто загружаются переменными напряжениями, амплитуда которых изменяется в процессе нагружения (нестационарное нагружение). При ступенчапюм нагружении (рис. )0, а) деталь работает на нескольких уровнях нагружения. Непрерывное нагружение (рис. 0, б) характеризуется непрерывным изменением амплитуды действующих напряжений. При блочном нагружении (рис. 10, в) в каждом отдельном блоке осуществляется работа на разных режимах. Блочное нагружение типично для машин периодического действия. [c.612]

Расчет на усталостную прочность при нестационарных режимах нагружений основывается на сопоставлении 1 )актнческой нагруженности с прочностью, определенной при установившихся не-статических режимах переменных напряжений с постоянной амплитудой, либо программированных для установления соответствующих условий накопления усталостных напряжений. На рис. 68 сравнивается кривая усталости с кривой накопленных частот напряжений за требуемый срок службы (спектр нагрузки), который характеризует цикличность нестационарного режима нагружений, когда амплитуда циклов изменяется непрерывно. На оси откладывается максимальное напряжение цикла, а на оси N — оби ее за срок службы число повторений циклов с максимальными напряжениями данной величины, ila левом графике по оси Ф (а,) располагается плотность вероятности распределения амплитуд напряжений (график нагрузки) за отдельный цикл или совокупность рабочих циклов погрузчика. Суммирование ос ществляется в заштриховаиной области. [c.177]

Несгационарность нагружения. При эксплуатации конструкций отдельные детали часто подвергаются нестационарным циклическим нагрузкам. Фактических данных по влиянию нестационарности циклического нагружения на усталостные свойства титановых сплавов мало. Автор работы [ 166] определял влияние циклических перегрузок на усталостную прочность сплава титана ПТ-ЗВ и стали марок 15 и Ст4. Он пришел к выводу, что у материалов, которые имели близкий предел выносливости, одинаковые кратковременные циклические перегрузки могут приводить и к упрочнению, и к разупрочнению, однако закономерности при этом не установлено. Сплав ПТ-ЗВ показал наименьшую чувствительность к перегрузкам. И.В. Козлов, Н. И. Вассерман и др. [ 167] провели исследования усталостной прочности образцов диаметром 10 мм сплава ВТ6 (Ов = 680 МПа, 5 = 16 %, 0= 49 %) при нестационарном нагружении круговым изгибом. Испытание большого количества образцов каждой партии позволяло с достаточной достоверностью проводить статистический анализ результатов и получать вероятностную картину предела выносливости при заданном числе циклов. Это дало возможность исключить влияние на получаемые усталостные характеристики естественного разброса при испытаниях. Прежде всего было определено действие предварительного нагружения циклическими напряжениями ниже стационарного предела выносливости на вторичный предел выносливости (рис. 108). Из рис. 108 видно, что предварительное нагружение сплава ВТ6 приводит к заметному повышению вторичного предела выносливости, несколько большего в области малой вероятности разрушения. [c.172]

В предисловии к книге отмечалось что она в основном посвящена длительной прочности при статическом и квазистатическом нестационарном нагружении. Вместе с тем очень большое знйчение в машиностроении имеет длительная прочность при циклическом нагружении. Но, как выше отмечалось, этой проблеме посвящена обширная литература [56], [87]идр., поэтому в данной монографии. эта проблема почти не затрагиваетсзч. Вместе с тем необгсодимо показать, как может быть использован энтропийный критерий длительной прочности при анализе усталостного разрушения. Ниже это будет показано. [c.227]

Использование характеристик сопротивления усталости, полученных при стационарных испытаниях, не может обеспечить высокой точности расчета на прочность деталей, работающих в условиях случайного нагружения — наиболее типичного для современных ответственных конструкций. Методы расчета деталей при нестационарной напряженности, разрабатываемые академиком АН УССР С. В. Серенсеном и его учениками, предполагают использование характеристик усталости, учитывающих влияние изменчивости величины действующих напряжений. Такие характеристики определяют с помощью программных испытательных машин, на которых исследуются закономерности накопления усталостного повреждения в зависимости от эксплуатационных, конструктивных и технологических факторов, определяются параметры вторичных кривых усталости, а также выясняются активные части спектра эксплуатационных напряжений. [c.3]

По характеру нагружения обе системы можно разделить на три группы системы статического нагружения для определения статической прочности при предельных условиях нагружения, системы циклического нагружения для определения усталостной долговечности при стационарном или нестационарном циклическом нагружении, универсальные системы, позволяющие решать задачи и статической, и усталостной прочности. Как правило, для прочностных испытаний используют гидравлические мало- и многоканальные системы. Однако возможно включение в эти системы и электродинамических вибровозбудителей для создания высокочастотных вибраций отдельных деталей или зон конструкции. Испытательные системы удобно классифицировать по типам силовоз-будителей с толкающими, тянущими, тянущими-толкающими и со специальными силовозбудителями. [c.48]

В сборнике рессмачриваются вопросы динамики, прочности и НДС элементов машин, сопротивления усталостному разрушению различных материалов при стащонарном и нестационарном нагружении, повышения надежности и работоспособности деталей машин. [c.2]

Для гармонического нагружения удобно ввести понятия динамической усталостной прочности и деформации, подразумевая соответ-ствуюш ие амплитудные значения этих параметров — амплитуду напряжения Оо амплитуду деформации ед. В линейном приближении усталостная энергия разрыва условно характеризуется полупроизведением этих величин. В разделе 1.3 были описаны наиболее характерные режимы гармонического нагружения, иллюстрированные на рис. 1.3.4. Очевидно, что стационарному (установившемуся) периоду нагружения, протекаюш ему при постоянстве амплитудных значений ао и во, предшествует нестационарный (неустановившийся) период, в течение которого (в зависимости от того, что задано — напряжение или деформация) наблюдается изменение зависимого параметра. [c.229]

На рис. 1.46 схематически показана кинетика разогрева термопластичных полимеров и соответствующие усталостные кривые [72]. При циклическом нагружении возможны три режима разогрева — стационарный (кривая 1) и два нестационарных (кривые 2 и 3). Режим 1 соответствует высокой усталостной выносливости материала и редко встречается в случае термопластичных полимеров. Большинство термопластичных полимеров после достижения некоторого критического разогрева продолжают нагреваться с самоускорением до потери жесткости или прочности (режим 2). Нестационарный режим 3 соответствует малоцикловому нагружению с напряжением, близким к разрушающему в статических условиях. [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...