Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Коэффициенты снижения предела выносливости




На величину предела выносливости образцов и деталей, изготовленных из одного и того же материала, кроме характеристик цикла нагружения влияет целый ряд различных факторов. Многочисленные эксперименты, проведенные с образцами различных форм и размеров, а также практика эксплуатации деталей машин показывают, что предел выносливости конкретной детали в значительной степени зависит от ее формы и размеров, от состава материала. Стандартные испытания на выносливость проводят на специальных лабораторных образцах диаметром 5...10 мм, имеющих строго цилиндрическую форму рабочей части и высокую чистоту поверхности. Очевидно, что предел выносливости реальной детали, изготовленной из того же материала, будет заметно отличаться от предела выносливости лабораторного образца. Падение предела выносливости конкретной детали (σ-1д) по сравнению с пределом выносливости лабораторного образца (σ-1) учитывается в расчетах при помощи коэффициента K, который называется коэффициентом снижения предела выносливости и отражает влияние основных факторов на сопротивление усталости:

σ-1д= σ-1/ К

Коэффициент K рекомендуется (ГОСТ 25.504–82) определять по следующей формуле:

 
 

Коэффициенты, входящие в выражение учитывают влияние на усталостную прочность следующих факторов:

концентрация напряжений (K σ); масштабный фактор, то есть влияние абсолютных размеров детали (Kd σ); качество обработки поверхности (KF σ); наличие поверхностного слоя, упрочненного различными технологическими методами (KV); анизотропия (неоднородность) прочностных свойств материала (KA).

эксплуатационные факторы (температура, коррозия, частота нагружения, радиационное облучение и т. д.); Далее коротко рассмотрим влияние данных факторов.

Концентрация напряжений, вызванная резким изменением сечения детали, представляется наиболее важным фактором, снижающим предел выносливости. На практике концентраторами напряжений являются шпоночные канавки, отверстия в детали, выточки, нарезки на поверхности, резьбы, малые радиусы закругления в местах резкого изменения размеров детали и т. д. Концентрация напряжений, при циклическом нагружении, вызывает в зоне очага концентрации зарождение и рост усталостной трещины и последующее усталостное разрушение материала.

 
 

Влияние концентраторов напряжений на предел выносливости учитывается эффективным (действительным) коэффициентом концентрации напряжений, который представляет собой отношение предела выносливости образца без концентрации напряжений к пределу выносливости образца тех же размеров, но с концентратором.

K σ=σ-1/σ-1к

Эффективные коэффициенты концентрации обычно устанавливаются экспериментальным путем, однако при отсутствии опытных данных для их вычисления можно пользоваться следующей формулой: K σ= q·(a σ-1),

где q – коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений, который зависит от свойств материала: чем хрупче материал, тем чувствительнее он к концентрации напряжений, тем больше величина q (для высокопрочных сталей q ≈1; для углеродистых сталей q =0,6...0,8; для чугуна q ≈0 – из-за наличия внутренних концентраторов в виде включений графита); a σ – теоретический коэффициент концентрации напряжений, который зависит только от формы концентратора, определяется либо расчетным путем (методами теории упругости), либо экспериментально (тензометрией, оптическими методами и т. д.) и приводится в справочных таблицах. Можно выполнить расчет коэффициента концентрации по ГОСТ 25.504–82.

Экспериментально установлено, что с увеличением размеров образца его предел выносливости уменьшается. При этом в качестве причин проявления масштабного фактора можно указать следующие:

1) статистический фактор – большая вероятность появления дефектов в структуре образцов больших размеров;

2) технологический фактор – ухудшение структуры и свойств поверхностного слоя при механической обработке крупногабаритных деталей;

3) металлургический фактор – ухудшение качества заготовки с увеличением ее размеров (литейные дефекты, дефекты ковки и т. д.). Влияние абсолютных размеров детали на предел выносливости материала учитывается масштабным коэффициентом, который представляет собой соотношение между пределом выносливости σ-1 лабораторных образцов (диаметром 6...10 мм) и пределом выносливости геометрически подобных образцов (или деталей) больших размеров σ-1d, то есть: K =σ-1d/σ-1

Теперь, введя рассмотренную схематизацию понятий, мы можем переходить к работе с расчетными схемами, к их анализу.


При этом отметим, что один и тот же реальный объект может иметь несколько расчетных схем, а одной и той же расчетной схеме может быть поставлено в соответствие много различных реальных объектов.

В частности, при расчете мостового крана (см. рисунок) трос и опорная колонна будут рассчитываться по расчетной схеме растянутого или сжатого стержня, а каретка и направляющие – по схеме двухопорной балки и т. д. Отсюда вытекает еще одно определение сопротивления материалов.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...