Выносливость материалов Пределы Определение

Что такое усталость и выносливость материалов Дайте определение предела выносливости. [c.58]

Выше уже отмечалось, что у ряда металлических материалов при определенных условиях наблюдается "физический предел выносливости" (рис.2), когда образцы, испытываемые на усталость, при определенном напряжении не разрушаются на больших базах испытания. Рассмотрим кратко основные современные точки зрения на природу этого явления. [c.69]

Для случаев, когда кривая усталости не имеет горизонтального участка ( в частности, некоторые легированные стали, сплавы цветных металлов), вводят понятие предела ограниченной выносливости. Это наибольшее значение максимального (по абсолютной величине) напряжения цикла, при действии которого образец еще не разрущается при определенном (задаваемом) числе циклов. Для указанных материалов, согласно ГОСТ 2860—76, принимают Ао=10 циклов. Безусловно, указанные сведения должны быть сообщены учащимся. Особенно обращаем внимание преподавателей на строгое разграничение понятий предел выносливости и предел ограниченной выносли- [c.175]

Для определения предела выносливости материалов используются разнообразные конструкции испытательных машин, позволяющие вести испытания на различные виды деформации изгиб, кручение, растяжение — сжатие. В конструкции машин заложены разные принципы подачи нагрузки на образец машины могут быть инерционными, гидравлическими или с механическим приводом. [c.342]

Пределом контактной выносливости называется то наибольшее приведенное контактное напряжение, которое материал выдерживает неограниченно большое число циклов нагружений без появления усталостного выкрашивания. При определении предела контактной выносливости для пластической стали в качестве базового числа циклов принимают 10 циклов нагружений. Закаленная сталь и некоторые другие материалы с увеличением количества циклов нагрузки разрушаются при непрерывно уменьшающейся величине эквивалентных напряжений. Для таких материалов характеристикой контактной выносливости является условный предел контактной выносливости, устанавливаемый при определенном базовом числе циклов >10 . [c.195]

Рис. 3.0. Схема испытательной машины для определения предела выносливости материалов с покрытиями на плоских образцах.

Конструкции — Элементы — Деформации — Определение — Аппаратура 545 —Элементы движущиеся — Расчет 223—256 Конструкции из стержней тонкостенных с замкнутым профилем 132 --машиностроительные — см. Машиностроительные конструкции Конструкционные материалы — Пределы выносливости 472—475 Контакт деталей — Давления наибольшие — Формулы 460, 462—466 [c.630]

Фактическое напряжение при разрыве образцов для пластичных материалов значительно выше предела прочности, поскольку разрыву предшествует поперечное сужение — образование шейки. Поэтому для пластичных материалов предел прочности сам по себе не представляет интереса как механическая характеристика материала, но служит показателем других величин, характеризующих его прочность. Поскольку предел прочности связан определенными зависимостям,и с этими величинами, например с пределом текучести и пределом выносливости, то он может быть базой при выборе допускаемых напряжений для пластичных металлов. [c.21]

Простейшей задачей определения предела выносливости при наличии концентрации напряжений является такая, в которой исключено влияние числа циклов и среднего напряжения это имеет место, когда определяется предел выносливости при нулевом среднем напряжении. Для некоторых материалов предел выносливости не обнаруживается это означает, что кривые о—lg Л/ не имеют горизонтального участка в пределах области испытаний при экспериментах в этих случаях в качестве стандартной принимается усталостная прочность при некотором заданном числе циклов (например, при 10 миллионах циклов). В качестве основы для исследования выбирается этот простой случай и тогда можно составить ясную картину поведения образцов при наличии концентрации напряжений и отобразить этот случай с помощью тех или иных формул. [c.117]

Известно очень мало данных о влиянии химической и физической структуры полимеров на их выносливость. Влияние некоторых структурных факторов на механические потери полимеров рассмотрены в гл. 4. Однако практически не установлено никакой связи между химической и молекулярной структурой полимеров и условиями образования и прорастания трещин. Связь между образованием трещин и наличием неоднородностей структуры и дефектов коротко рассмотрена в гл. 5. Обычно факторы, повышающие прочность полимеров, обусловливают также возрастание выносливости. Так, при увеличении молекулярной массы полимеров их выносливость возрастает до определенного предела [47, 48]. Выносливость повышается также при уменьшении вероятности образования микротрещин, например при ориентации в направлении, параллельном прикладываемому напряжению [49]. Ориентация заметно влияет на выносливость деталей из полипропилена, получаемых литьем под давлением и подвергаемых при эксплуатации многократному изгибу. Поскольку выносливость в решающей степени определяется прорастанием трещин, надрезы и царапины на образцах могут вызвать резкое уменьшение выносливости, особенно в материалах, чувствительных к надрезам. В полимерных волокнах и вулканизованных каучуках усталостное разрушение сопровождается разрывом полимерных цепей и образованием свободных радикалов. [c.206]

В литературе имеется большое количество работ, посвященных ускоренным методам определения пределов выносливости материалов и конструктивных элементов. Эти методы основываются на различных гипотезах накопления усталостного повреждения в материалах, учитывают различные физические процессы, протекающие в материалах при циклическом нагружении, используют различные расчетные схемы для определения величины предела выносливости, дают различную экономию времени и средств и имеют различные области применения. [c.216]

На рис. 162 для материалов первых трех групп (I, II, III) приведены для сравнения экспериментально найденные пределы выносливости и пределы выносливости, определенные с использованием установленных выше для каждого класса материалов соотношений. На этом рисунке штриховыми линиями ограничены области, соответствующие разнице экспериментальных и расчетных пределов выносливости 10%. [c.230]

Рис. 166. Зависимость погрешности определения пределов выносливости материалов от выбранных значений Np (номера прямых соответствуют порядковым номерам материалов в табл. 15).

Рис. 168. Погрешность определения пределов выносливости материалов различных групп при использовании зависимости (II 1.18).

Для определения пределов выносливости материалов проводят испытания стандартных образцов при симметричном или асимметричном циклах напряжений в соответствии с ГОСТ 25.502-79. [c.12]

В качестве исходной величины для определения предельных напряжений выбирают одну из нормативных механических характеристик материала для пластичных материалов при статическом нагружении — предел текучести а, для хрупких материалов при статическом нагружении — временное сопротивление 0 для любых материалов при циклическом изменении нагрузки — предел выносливости (усталости) (см. 2 гл. XV). [c.139]

Предварительно задаваемая наибольшая продолжительность испытаний на усталость называется базой испытаний. Цель испытаний на усталость заключается в определении такой механической характеристики, которая могла бы количественно охарактеризовать способность материалов сопротивляться усталости. К этой характеристике относится предел выносливости. [c.331]

В заключение отметим, что, согласно многочисленным экспериментальным данным, для некоторых материалов можно заметить определенные соотношения между пределами выносливости при различных видах деформации и, в частности, между пределами вы- [c.661]

Приведенные выше соотношения и все им подобные следует применять с осмотрительностью, поскольку они получены только для определенных материалов и в определенных условиях испытания (при изгибе, при кручении). Предел выносливости, например, полученный в условиях циклического растяжения и сжатия, оказывается на 10... 20 % ниже, чем предел выносливости, полученный при изгибе, а предел выносливости при кручении сплошных образцов отличается от предела выносливости, полученного для полых образцов. [c.480]

Номинальным является значение напряжения, определенное по основным формулам сопротивления материалов, т. е. без учета факторов, влияющих на величину предела выносливости (концентрации напряжений и т. п.). [c.560]

Приведенные выше соотношения и все им подобные следует применять с осмотрительностью, поскольку они получены только для определенных материалов и в определенных условиях испытания (при изгибе, при кручении). Предел выносливости, например, полученный в условиях циклического растяжения и сжатия, оказывается на 10—20% шше, чем предел выносливости, полученный при изгибе, а [c.391]

Для проверки уравнения (7.20) и определения значений были использованы экспериментальные данные, полученные на материале одной марки и плавки. По этим данным находились пределы выносливости элементов различных размеров и уровней концентрации напряжений при различных видах нагружения и строились зависимости lg( —1) от g L/G). Для трех сталей и двух легких сплавов экспериментальные и расчетные результаты приведены на рис. 7.13. [c.145]

Концентраторы напряжений. Замечено, что во многих случаях детали, имеющие определенную конструктивную форму и качество, поверхности, обладают меньшим пределом выносливости, чем образцы из такого же материала. Объясняется это влиянием местных резких изменений внутренних сил упругости в материале. [c.199]

Делью испытаний материалов на усталость является определение пределов усталости (выносливости) и выявление влияния на их величину различных факторов. [c.349]

Метод определения долговечности предусматривает испытания жаропрочных материалов при одновременном действии статических растягивающих и переменных изгибающих напряжений в условиях ползучести при высоких температурах. С целью ускорения испытаний пределы ограниченной выносливости определяют как разность между пределом ограниченной выносливости при симметричном. .цикле и статическим растягивающим напряжением при сохранении прежней базы. [c.118]

Между уровнем жаропрочности материала и его поведением при усталости наблюдается определенная связь. В частности, в таких легкоплавких металлах, как олово и свинец, усталостное разрушение уже при комнатной температуре проходит по границам зерен, в то время как в большинстве более теплопрочных материалов — по телу. Однако характер разрушения при усталости определяется не только жаропрочностью материала. Так в кадмии (температура плавления 321°С) оно происходит на телу, а в бериллии (температура плавления 1285°С) по границам зерен. Не строго соблюдается также зависимость между температурой плавления металла и наличием физического предела выносливости [3]. Например, при комнатной температуре сталь и алюминий повышенной чистоты имеют физические пределы выносливости, а никель, титан, медь, олово, свинец не имеют. [c.143]

Практический интерес представляет определение возможности прогнозирования усталостных характеристик материалов по результатам испытаний при различных базах. Решение этой задачи для алюминиевых сплавов было проведено путем обработки опытных данных по определению предела ограниченной выносливости алюминиевых сплавов при различных базах. Исследование проводилось по данным испытаний на изгиб с вращением гладких полированных образцов. [c.73]

Теоретическая разработка вопроса о влиянии остаточных напряжений, возникающих при поверхностном пластическом деформировании, на сопротивление усталости была сделана И. В. Кудрявцевым. Показано, что относительный предел выносливости, измененный под воздействием остаточных напряжений, может быть определен с учетом интенсивности амплитуды цикла напряжений, а также относительных средних напряжений цикла и остаточных напряжений, действующих в тех же плоскостях, что и главные напряжения повторного нагружения. Свойства материала учитываются поправочным коэффициентом, меняющимся от нуля (для пластических материалов) до 0,4 (для хрупких материалов). [c.140]

Заготовка, как правило, имеет то или иное количество элементов. Каждый из этих элементов выполняет самостоятельную функцию. Наиболее эффективным путем повышения надежности заготовок является повышение надежности их элементов. Так, например, надежность литой детали может быть повышена созданием более рациональной конструкции ее элементов, применением новых, более совершенных материалов, обладающих повышенными литейными (технологическими) свойствами, коренным улучшением технологии производства, налаживанием контроля и др. Надежность работы деталей машин определяется расчетом их на прочность, предел выносливости, изгиб, срез и т. д. Наиболее трудной задачей при расчете прочности является определение запаса прочности заготовки. Запас прочности И , часто выражается следующим образом [c.346]

Если необходимо и статистическое определение предела выносливости, можно применять методы "лестницы", пробитое и др. Выбор же метода обработки диктуется величиной разброса экспериментальных данных, исследуемым материалом, целью испытаний. [c.38]

Напомним (см. п. 1.2), что для некоторых весьма пластичных материалов линия пределов выносливости на диаграмме Хея носит аномальный характер (рис. 4.13). Ординаты кривой с увеличением среднего напряжения цикла сначала растут, а затем резко уменьшаются, причем очертание линии пределов выносливости сильно зависит от Np. Вышеописанные способы аппроксимации линии пределов выносливости в этих условиях не удаются, и для определения Np приходится использовать прямые эмпирические данные, которые удобно изображать графически в виде диаграммы, подобной представленной на рис. 4.11. [c.124]

Тот факт, что для исследованных материалов погрешность определения предела выносливости с использованием формулы (III.18) зависит от величины iVpp хотя для случая д однородного напряженного состояния этого и не должно было бы быть, объясняется тем, что не для всех исследованных материалов выдерживаются основные предпосылки, сформулированные выше, как, например, соответствие циклических пределов упругости и пределов выносливости и т. п. Точность определения предела выносливости с использованием рассмотренной методики может быть повышена, если более обоснованно выбирать численные значения Л р , для различных групп металлов. [c.237]

Упрочнение является лип1ь первой подготовительной фазой процесса усталости. При напряжениях выше предела выносливости, начиная с определенного числа циклов, различных для разных напряжений и испытуемых материалов, упрочнение переходит во вторую фазу — собственно фазу усталостного разрушения. [c.59]

В заключение отметим, что, согласно многочисленным экспериментальным данным, для некоторых материалов можно заметить определенные соотношения между пределами выносливости при различных видах деформации и, в частности, между гфеделами выносливости при изгибе tLi, крученин т 1 и растяжении — сжатии a li при симметричных циклах. [c.597]

А. Вёлер ввел понятие о физическом пределе выносливости — максимальном циклическом напряжении, при котором нагрузка может быть приложена неограниченное число раз, не вызывая разрушения при выбранной базе (числе циклов до разрушения К). Для металлических материалов, не имеющих физического предела выносливости, предел выноашлости (7ц - значение максимального по абсолютной величине напряжения цикла, соответствующее задаваемой долговечности (числу циклов до разрушения). Для металлов и сплавов, проявляющих физический предел выносливости, принята база испытаний Ю циклов, а для материалов, ординаты кривых усталости которых по всей длине непрерывно уменьшаются с ростом числа циклов, - 10 циклов (рис. 2). Первый тип кривой особенно характерен для ОЦК - металлов и сплавов, хотя может наблюдаться при определенных условиях у всех металлических материалов с любым типом кристаллической решетки, второй тип -преимущесгвеипо у П (К - металлов и сплавов (алюминиевые сплавы, медные сплавы и др.). N(11 и N( 2 на рис.2 обозначают базовые числа циклов нагружения. На рис. 3 представлены основные параметры цикла при несимметричном нагружении и возможные варианты циклов при испытаниях на усталость. [c.7]

Впервые циклическая долговечность для симметричного цикла была исследована Велером, который установил, что каждой амплитуде Оа соответствует своя циклическая долговеч-ность N, т. е. число циклов напряжений, Е1ыдерживаемых кон- О N струкцией до усталостного разрушения. График, характери- Рис. 8.20 зующий зависимость между амплитудами цикла Оа и циклической долговечностью N для одинаковых образцов, построенный по параметру коэффициента асимметрии цикла (рис. 8.20), носит название кривой усталости. Для сталей кривая усталости при некотором напряжении a/j, называемом пределом выносливости, имеет тенденцию выхода на асимптоту, параллельную оси ON. При N 10 кривая усталости практически приближается к этой асимптоте. Таким образом, при а с практически разрушение не происходит при очень большом числе циклов. Однако у материалов типа алюминия, меди и других не существует определенного предела выносливости и кривая усталости приближается к оси ON при большом числе циклов. Для таких материалов назначается предел ограниченной выносливости а/ лг — наибольшее напряжение цикла, которое материал выдерживает при заданном Обычно yV ,p = ]0 (рис. 8.21). [c.173]

Этот метод предусматривает определение предела выносливости металлов путем испытания одного (или лучше двух-трех образцов с последующим усреднением оценок предела выносливости) при ступенчатом увеличении нагрузки Он основан на гипотезе Паль-мгрена — Майнера о линейном характере накопления усталостных повреждений в материале при программном изменении нагрузки. По этой гипотезе степень повреждения материала пропорциональна отношению числа циклов нагружения при данном уровне напряжения 4i к долговечности при этом уровне напряжения в условиях постоян-k [c.74]

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]

На рис. 2 для металлических конструкционных материалов представлены графики, характеризующие влияние частоты симметричного циклического однородного растяжения — сжатия на относительные значения предела выносливости. При этом значения ст 1, взятые на базе 100 млн. циклов на одной из частот циклического нагружения, отнесены к значению предела прочности Ов, определенному при обычной скорости рас-тяигения на стандартных образцах. В таблице даны значения обычных частот в диапазоне 7-о11 по кривым усталости проводилась экстраполяция последних до базы 10 циклов Высокочастотные усталостные испытания велись на базе 10 —10 циклов на образцах с диаметром рабочей части около 6—7 мм в условиях водяного (для черных металлов) или воздушного (для легких сплавов) охлаждения [2]. Критерием усталостного разрушения образца во время обычных низкочастотных испытаний было его окончательное разрушение, а для высокочастотных испытаний — появление достаточно развитой усталостной трещины (глубиной 2—3 мм), вызывающей заметное снижение резонансной частоты продольных колебаний образца. [c.333]

Это процесс постепенного накопления повреждений материала под воздействием переменных напряжений и коррозионно-активных сред, приводящий к изменению свойств, образованию коррозионно-усталостных трещин, их развитию и разрушению изделия. Этому виду разрушения в определенных условиях могут быть подвержены все конструкционные материалы на основе железа, алюминия, титана, меди и других металлов. Опасность коррозионно-усталостного разрушения заключается в том, что оно протекает практически в любых коррозионных средах, включая такие относительно слабые среды, как влажный воздух и газы, спирты, влажные машинные масла, не говоря уже о водных растворах солей и кислот, в которых происходит резкое, иногда катастрофическое снижение предела выносливости металлов. Поэтому коррозионная усталость металлов и сплавов наблюдается во всех отраслях техники, но наиболее она распространена в химической, энергетической, нефтегазодобывающей, горнорудной промышленности, в транспортной технике. Коррозионно-усталостному разрушению подвергаются стальные канаты, элементы бурильной колонны, лопатки компрессоров и турбин, трубопроводы, гребные винты и валы, корпуса кораблей, обшивки самолетов, детали насосов, рессоры, пружины, крепежные элементы, металлические инженерные сооружения и пр. Потеря гребного винта современным крупнотоннажным судном в открытом океане приносиГ убытки, исчисляемые миллионами рублей. [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...