Симметричный цикл Усталость переменных напряжений

При повышенных температурах даже при очень большом числе циклов кривая усталости не имеет горизонтального участка. Так, для гладких образцов даже при 100 млн. циклов горизонтальный участок не наблюдается. Влияние концентрации напряжений с повышением температуры в общем уменьшается, однако для ряда сталей, по-видимому, опять-таки за счет физико-химических процессов чувствительность к надрезу сплава увеличивается. При температурах порядка 500—бОО С в стали начинаются процессы ползучести, имеющие место также и при переменных нагрузках даже при симметричном цикле. [c.609]

Для расчетов на прочность при действии повторно-переменных напряжений необходимо знать механические характеристики материала. Они определяются путем испытания на усталость образцов на специальных машинах. Наиболее простым и распространенным является испытание образцов при симметричном цикле напряжений. Принципиальная схема машины для испытания образцов на изгиб показана на рис. XII.4. [c.310]

Для получения механических характеристик материала, необходимых для расчетов на прочность при переменных напряжениях, проводят специальные испытания на выносливость (на усталость). Для этих испытаний изготовляют серию совершенно одинаковых образцов (не менее 10 шт.). Наиболее распространены испытания на чистый изгиб при симметричном цикле изменения напряжений их проводят в следующем порядке. [c.548]

Для количественной оценки сопротивления коррозионной усталости применяют условный предел коррозионной выносливости представляющий собой предел выносливости гладких или надрезанных образцов при совместном действии переменных напряжений и среды при заданной базе N циклов. Индекс R численно указывает на степень асимметрии цикла. Так, при симметричном цикле изгиба условный предел коррозионной выносливости обозначают o pi при пульсирующем цикле а. Если на образец действует осевая переменная нагрузка, то ее обозначают буквой р и ставят после показателя. асимметрии, например, условный [c.31]

Влияние переменных напряжений па работу металлических конструкций по сравнению с деталями машин имеет ряд особенностей, которые объясняются, во-первых, высокими пластическими свойствами строительных сталей и, во-вторых, характером циклического нагружения металлических конструкций. По сравнению с деталями машин металлические конструкции испытывают значительно меньшее количество перемен напряжений и в результате влияния собственного веса конструкций в основном имеют место асимметричные циклы изменения напряжений, в то время как у деталей машин весьма распространенными являются наиболее опасные с точки зрения усталости симметричные циклы. [c.147]

Для напряженных состояний с асимметричными циклами переменных напряжений условия прочности характеризуются либо сопротивлением усталости, либо сопротивлением пластическим деформациям или статическому разрушению. Для выяснения того, какой из критериев должен быть использова в конкретном расчетном случае, сопоставляются соответствующие запасы прочности. Для определения запаса прочности по сопротивлению усталости напряжения асимметричного цикла приводятся к эквивалентным напряжениям с симметричным циклом по формулам [c.450]

При действии переменных напряжений сопротивление материала усталостному разрушению характеризуется кривой усталости (фиг. 2, а, б), получаемой при раз. ичных напряженных состояниях с симметричным циклом (переменный изгиб, переменное растяжение — сжатие, переменное кручение) и дающей зависимость между амплитудой напряжения а и числом циклов его повторения N. При нанесении в логарифмических координатах левая ветвь кривой оказывается прямолинейной, наклоненной к оси /V, а правая обычно горизонтальна, и соответствующая ордината является пределом выносливости при переменном изгибе а i, при переменном растяжении (j i)p, при [c.471]

Под действием повторно-переменных напряжений происходит изменение состояния и свойств материалов, что приводит к появлению трещин и разрушению, возникает усталость металлов. Следует иметь в виду, что повторяемая знакопеременная нагрузка по сравнению с просто повторяемой заметно усиливает развитие усталостных процессов. Причем для данного максимального напряжения более опасным является симметричный цикл по сравнению с асимметричным. [c.18]

Для рабочих лопаток турбин характерно асимметричное нагружение, при котором переменные вибрационные напряжения сравнительно небольшой амплитуды реализуются на фоне достаточно высоких средних напряжений вызванных вращением и изгибом от аэродинамической нагрузки (см. рис. 16.10). Отношение минимальных напряжений к максимальным (рис. 16.14) в цикле нагружения называется коэффициентом асимметрии цикла R . В частности, для симметричного цикла Rg = -1 и именно этим определяется обозначение предела усталости a j. Нагружение рабочих лопаток турбин характеризуется положительной асимметрией цикла, которая снижает сопротивление усталости, Влияние асимметрии устанавливается для каждого материала экспериментально и представляется в виде диаграммы предельных амплитуд цикла (рис. 16.15), по оси абсцисс которой откладывают среднее напряжение, а по оси ординат — амплитуду напряжений Од. Сама кривая является геометрическим местом точек заданной 1 усталостной долговечности. В частности, для случая отсутствия разрушения кривая будет проходить через точки Од = и , [c.437]

На процесс разрушения при циклических нагрузках существенное влияние оказывают концентраторы напряжений. Концентраторы напряжений могут быть конструктивными (резкие переходы от сечения к сечению), технологическими (царапины, трещины, риски от резца), металлургическими (поры, раковины, неметаллические включения). Независимо от своего происхождения концентраторы напряжений в той или иной степени снижают предел выносливости при одном и том же уровне переменных напряжений. Для оценки влияния концентратора напряжений на усталость испытывают гладкие и надрезанные образцы при симметричном цикле напряжений. Надрез на образце выполняется в виде острой круговой выточки. Отношение предела выносливости, определенного на гладких образцах о , к пределу выносливости, определенному на надрезанных образцах , называют эффективным [c.49]

При несимметричном цикле нагружения результаты усталостных испытаний можно изображать в виде диаграммы Хэя (рис. 190). Если по оси абсцисс откладывать среднее напряжение цикла, а по оси ординат— амплитуду переменной составляюш,ей напряжения, то пределы усталости расположатся на кривой MN, При этом точка М изображает предел усталости при симметричном цикле, а точка N—предел прочности (временное сопротивление) при статическом растяжении. [c.306]

Примечание. Коэффициенты я з и С применяют при расчете приведенных к симметричному циклу напряжений из условия эквивалентности по п ,- вычисленным по амплитудам переменных напряже,ний. Коэффициенты (без индекса) применяют при использовании предельной кривой усталости по разрушению, и при приведении к симметричному циклу из условия равенства наклонов предельной и непредельной кривых 0 =ф(ст ) (Т =(р(0 ). В таблице 1] =т /(т —т ), где Tjj—предел прочности при кручении среднее напряжение кручения Tj., Oj, и соответственно нормальные к граням х, у и касательные в площадке ху напряжения. Индексами v п т обозначены вели- [c.86]

Однако большинство машин работает на переменных режимах с произвольно чередующимися циклами и различным уровнем напряжений в цикл . Такое нагружение можно представить в виде регулярно чередующихся групп циклов -блоков нагружения. Расчеты валов и осей на сопротивление усталости при нерегулярном нагружении основаны на сведении случайного нагружения к блочному путем схематизации случайных процессов по методам полных циклов или дождя и приведении (в соответствии с ГОСТ 25.101-83) амплитуд асимметричных циклов к эквивалентным амплитудам симметричного цикла. Накопление усталостных повреждений при блочном нагружении учитывается путем применения корректированной линейной гипотезы суммирования. При этом расчет валов и осей на сопротивление усталости может быть выполнен по коэффициентам запаса прочности с использованием понятия эквивалентных напряжений [9, 10, 14, 19, 23]. [c.92]

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]

Усталость полимера связана со сложной и многообразной природой процессов усталостных разрушений. Сопротивление усталости зависит как от вида напряженного состояния, так и от характера изменения напряжения во времени. При этом возможны различные сочетания статических переменных напряжений [32]. Характер нагружения с различной асимметрией цикла показан на рис. 92. Напряжения в пределах одного периода Т изменяются от максимального а ах До минимального а ,п значения (рис. 92, а). При этом может быть выделена переменная составляющая с амплитудой а а и постоянная составляющая напряжения а . В зависимости от соотношения этих напряжений цикл может быть симметричным = О (рис. 92, б), пульсирующим (рис. 92, в) или асимметричным (рис. 92, г). [c.140]

При переменных нагрузках за опасное напряжение принимается предел усталости а, (для симметричного цикла = а 1 для пульсирующего а, = Оо) или предел текучести а . При расчете деталей соответствующий предел зависит от асимметрии цикла напряжений. [c.198]

В соединениях с фланговыми швами (расположенными параллельно направлению нагрузки) усилия передаются от одного из соединяемых элементов к другому, вызывая в сварных швах напряжения сдвига, действующие в продольном направлении. Большинство образцов соединений данного типа испытывались на усталость при переменном растяжении. Небольшое число испытаний было выполнено при переменной сжимающей нагрузке и при симметричном цикле растяжения — сжатия. [c.165]

При расчетах валов на усталость принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу (рис. 11.7, а), а напряжения кручения — по отнулевому циклу (рис. 11.7,6). Выбор отнулевого цикла для напряжения кручения основан на том, что большая часть валов передает переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты. [c.193]

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]

С увеличением размеров второго образца предел усталости его будет уменьшаться. Отношение предела усталости при симметричном цикле гладкого лабораторг ного образца к пределу усталости при симметричном цикле большого образца (или детали) с концентрацией напряжений назовем аффективным коэффициентом концентрации напряжений и обозначим его через Величина эффективного коэффициента концентрации зависит не только от величины коэффициента концентрации а, но также от материала и абсолютных размеров, образца или детали. С повышением прочности стали, с увеличением абсолютных размеров детали величина эффективного коэффициента концентрации повышается. Для деталей больших размеров, изготовленных из прочной стали (легированной или углеродистой с термической обработкой), эффективный коэффициент концентрации напряжений близок к теоретическому коэффициенту концентрации напряжений, т. е. если предел усталости при симметричном цикле гладкого небольшого диаметра образца из прочной стали был равен a i =5100к/ /сж , то образец больших размеров из той же стали с поперечным небольшим сверлением, с коэффициентом концентрации а = 3 будет иметь предел усталости, близкий к 7Q0кГ/см . Таким образом, при выборе материала для деталей, работающих при переменных нагрузках надо иметь в виду, что чем более прочна сталь, тем она более чувствительна к концентрации напряжений. Поэтому стали с высоким пределом прочности требуют и более тщательной обработки поверхности. [c.356]

Условия нагружения конструкции. В. г абораторных условиях при определений а, применяют переменные изгибающие напряжения симметричного цикла. График усталости для данного вида нагружения показан на рис. 3.31. Если деталь нагружена переменными напряжениями, величина которых a,nax== i и Omin = 0 l, ТО ДОЛГОВеЧНОСТЬ такой детали составит один миллион циклов (10 ). При более низком симметричном напряжении ог долговечность возрастает до трех миллионов циклов (3-10 ). И, наконец, при некотором переменном напряжении (ог) эта деталь выдержит как угодно много циклов. [c.125]

Представляют интерес проведенные в ИЭС им. Е. О. Патона исследования подобных образцов из стали 14Г2 с пересекающимися швами, позволившие установить области рационального применения высокого отпуска в зависимости от характеристики цикла переменных напряжений. Как видно из результатов указанных, исследований (рис. 138), при симметричном цикле (Ra —I) большим сопротивлением усталости обладают образцы, прошедшие высокий отпуск. При пульсирующем цикле Ra = 0) выносливость тех или иных образцов практически одинакова, а при асимметричном цикле Ra = 0,3) образцы в состоянии после отпуска имели несколько меньшую выносливость, чем исходные образцы. [c.228]

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]

Расчет на усталость заключается в определении расчетных коэффициентов запаса по пределу выносливости в опасных сечениях. Такой расчет обычно проводят для валов приводов и передаточных механизмов, работающих при относительно больших силовых нагрузках. На валы и оси действуют силы от установленных на них звеньев передач. Обычно они неподвижны относительно стойки механизма и вызывают в валах и осях напряжения изгиба, изменяющиеся по симметричному циклу (рис. 15.5, б). Большей частью валы передают переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты. Эти моменты создают напряжения кручения, изменяющиег ся по отнулевому циклу (рис. 15.5, в). [c.185]

Так как при всех случаях циклов переменных напряжений СТтах = (Ут Оа (а Ога п = сГт—Од), ТО ДЛЯ нахождения величины наибольшего напряжения циклов по кривой предельных амплитуд напряжений следует к ординате данной точки прибавить ео абсциссу. Например, для среднего напряжения ОР максимальное напряжение будет ОР + РВ, а минимальное напряжение -ОР—РВ. Для среднего напряжения = О макспмальное напряжение равно амплитуде напряжений и, следовательно, представляет предел усталости при симметричном цикле. Пересечение кривой предельных ахмплитуд напряжений АВ с линией ОС, расположенной под углом 45° к осям координат, дает точку В, за которо следуют напряжения выше предела текучести. Диаграмма показывает, что наибольшие напряжения цикла не могут быть больше а . [c.146]

Расчет на сопротивлекне усталости. Этот расчет валов выполняют как проверочный он заключается в определении расчетных коэффн-циентов запасов сопротивления усталости предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии в эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений. При расчете принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу (рис. 17.7, а), а напряжения кручения — по отнулевому циклу (рис. 17.7, б). Выбор отнулевого цикла для напряжений кручения основан на том, что большинство валов передает переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты [c.195]

При испытаниях на усталость некоторые образцы разрушались по основному материалу. Другие образцы разрушались по сварке. В некоторых образцах с поперечными прорезями излом проходил частично по мате-талу сварного шва и частично по материалу пластин. Разрушение большинства образцов с продольными прорезями, испытанных при симметричном цикле или при пульсирующем цикле с максимальным напряжением, превышающем 8,4 кГ1мм , происходило по материалу сварного шва. При других условиях нагружения образцы разрушались обычно по внешним пластинам. Таким образом, примененное соотношение размеров сварных соединений с прорезными швами приблизительно обеспечивает равнопрочность сварных швов и соединяемых пластин при переменных напряжениях. [c.221]

Под усталостью понимают постепенное разрушение материала при большом числе повторно-переменных напряжений, а его свойство выдерживать, не разрушаясь, эти напряжения носит название выносливость. Напряжения изменяются во времени циклически а-ждый цикл есть замкнутая однократная смена напряжений, получающих непрерывный ряд значений. На фиг. 42 схематически изображены типичные циклы повторно-переменных нагрузок симметричный цикл — а знакопостоянный — 5 асимметричный знакопеременный — в асимметричный знакопостоянный — г. На фиг. 42 приняты следующие обозначения — наи- [c.21]

Степень влияния растягивающих остаточных напряжений на сопротивление усталости сварных соединений существенно зависит от асимметрии цикла, вида сварного соединения и характера передачи силового потока. Наибольшее падение выносливости сварных соединений под действием растягивающих остаточных напряжений наблюдается при симметричном цикле напряжений. С ростом асимметрии цикла роль остаточных напряжений заметно ослабевает. Если стыковые и нахлесточные соединения, участвующие в передаче основного силового потока, изменяют пределы выносливости под влиянием растягивающих остаточных напряжений в основном только при действии знакопеременных нагрузок, то в местах прикрепления конструктивных элементов (ребер, проушин, диафрагм, фасонок и т. п.) растягивающие остаточные напряжения могут проявить свое влияние и в области однозначных переменных напряжений. [c.69]

Испытание на усталость. Усталостью материала называется хрупкое разрушение его под действием большого числа переменных нагрузок, значительно уступающих по величине временному сопротивлению. Однократный переход напряжения от наименьшего к наибольшему и обратно называется циклом если крайние напряжения в цикле равны и противоположны по знаку, цикл называется симметричным. Алгебраич. [c.288]

Запасы прочности при усталости для сложного напряжеииого состояния. Рассмотрим сначала определение запаса прочности при совместном изгибе и кручении вала прн действии переменных напряжений, изменяющихся по симметричному циклу. Запас прочности по подобному циклу найдем из условия (62), внося в него зависимости (77) [c.567]

Баушингер первым начал исследование действия циклических, напряжений. Он медленно нагружал и разгружал образцы и пользовался чувогвительными экстензометрами для установления зависимости между напряжениями и деформациями при этих условиях ). Таким путем он показал, что пределы пропорциональности при растяжении и сжатии не являются постоянными параметрами для данного материала и что онй могут изменяться, если образец подвергать воздействию переменных напряжений. Для объяснения того обстоятельства, что предел выносливости для стали при симметричных циклах напряжений иногда бывает ниже предела пропорциональности, полученного из статических испытаний, Баушингер выдвинул теорию, согласн<р которой материал, полученный с завода, может иметь свои пределы пропорциональности при растяжении и сжатии, повышенные благодаря холодной обработке, а истинными естественными пределами пропорцио-щалтдсти будут те, которые установятся после того, как материал будет подвергнут действию переменных напряжений. Эти естественные пределы пропорциональности предполагаются определяющими безопасный диапазон напряжений при испытаниях на усталость. [c.425]

При циклических (переменных) нагрузках (рис. 1.2) за предельное напряжение принимается предел выносливости (усталости) соответствующего цикла нагружения (симметричного t i, пульси> рующего ао или асимметричного Ог (рис. 1.3) . [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...