- •Реферат
- •Введение
- •1 Понятие о циклических напряжениях. Параметры и выды циклов напряжений
- •2 Явление усталости. Кривая усталости. Предел выносливости
- •3 Расчет на прочность при циклических напряжениях
- •4 Определение предела выносливости
- •5 Методы ускоренных и форсированных испытаний на усталость5.1 Ускоренный метод Про для оценки медианы предела выносливости
- •5.2 Ускоренный метод испытания на усталость Эномото.
- •5.3 Оценка предела выносливости методом Локати.
- •Заключение
- •Список литературы
4 Определение предела выносливости
Образец подвергается действию изгиба с симметричным циклом. В сечении 1 -1 образца в наиболее опасной точке А действует растягивающее напряжение σ, при повороте на половину оборота, точка А окажется внизу, в сжатой зоне и напряжение в ней станет равно -σ. При переходе через нейтральную ось в точке А напряжение σ=0
Предел выносливости определяется путем испытания идентичных образцов при различных значениях , но при неизменном коэффициенте асимметрии
.
1 —образец
2 — патрон шпинделя машины, вращающийся с некоторой угловой скоростью
3 — подшипник, через который передается сила Р постоянного направления.
Используется партия (10-30) образцов круглого сечения диаметром 7-10 мм. Образцам придается плавная форма, а поверхность тщательно шлифуется или полируется.
Предел выносливости зависит от размеров поперечного сечения образца.
Первый образец испытываемой партии нагружается так, чтобы превышали предел выносливости при, по счетчику на усталостной машине устанавливается количество циклов, которое выдержал образец перед разрушением.
Количество циклов, выдерживаемых образцом или деталью перед разрушением, называется циклической долговечностью.
В каждом последующем образце при цикла создается
,
регистрируется число циклов N. Результаты испытаний представляются графически в виде кривой усталости (кривая Вёлера) σ(N).
На каждом уровне напряжений испытывается несколько образцов, и по результатам испытаний определяется среднее значение разрушающего числа циклов.
Эксперименты показывают, что кривая усталости образцов из большинства конструкционных сталей и легких сплавов, асимптотически приближается к горизонтальной прямой. Отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат, определяет предел неограниченной выносливости материала при данном коэффициенте асимметрии цикла R.
Для деталей машин и натурных элементов конструкций, не существует такого числа циклов, выдержав которые образец не разрушается при дальнейшем испытании, и поэтому кривые усталости не имеют горизонтальной асимптоты.
В таких случаях можно говорить лишь о пределе ограниченной выносливости, определенном на базе циклов.
5 Методы ускоренных и форсированных испытаний на усталость5.1 Ускоренный метод Про для оценки медианы предела выносливости
Предусматривает испытание образцов до разрушения при линейно возрастающей амплитуде цикла напряжений.
В зависимости от конструкции испытательной машины возрастание напряжений может быть ступенчатым или непрерывным.
Необходимо испытывать не менее трех-четырех серий образцов.
Скорость возрастания амплитуды напряжений α для каждой серии принимают различной.
Максимальную скорость нагружения выбирают с таким расчетом, чтобы напряжение .
Минимальную скорость назначают по возможности низкой.
Обычно скорости возрастания амплитуды напряжений выбирают в диапазоне α = 5-105..5-105 МПа/цикл.
Предел выносливости при ускоренных испытаниях по методу Про определяется из уравнения
где — скорость возрастания амплитуды напряжения;
— медиана разрушающего напряжения при испытании с данной скоростью возрастания напряжений;
— предел выносливости при симметричном цикле;
k, c — параметры уравнения.
Эту зависимость можно изобразить прямой линией в координатах ,, уравнение которой
где и.
Для определения подбирают методом последовательных приближений такое значение параметра с, при котором отклонение экспериментальных точек от прямойбудет минимальным,
т.е. величина Q, являющаяся мерой рассеяния экспериментальных точек вокруг линии :
была бы минимальна.
Здесь m — число скоростей возрастания амплитуды напряжения;
— число образцов, испытанных при i-й скорости возрастания амплитуды напряжения.
Определение предела выносливости по методу Про производится в следующей последовательности:
1. разрушающие напряжения для образцов, испытанных на одном уровне скорости возрастания амплитуды, располагают в порядке возрастания, то есть в вариационный ряд;
2. определяют медианы разрушающих напряжений для каждого уровня скорости возрастания амплитуды;
3. задаются рядом значений параметра с и вычисляются параметры а и b, мера рассеяния экспериментальных данных вокруг прямой пинии по формуле;
4. определяется значение параметра с, дающее минимум отклонения экспериментальных точек от прямой ;
5. находят предел выносливости для установленного значения параметра с.
Объем испытаний методом Про можно сократить в 1.5-2 раза при использовании заранее известного значения параметра с уравнения.
В этом случае испытания целесообразно проводить при двух скоростях возрастания амплитуды цикла напряжения.
Для легких сплавов, сталей и чугунов систематическая ошибка при определении предела выносливости методом Про в большинстве случаев не превышает 4-6%. Случайная ошибка зависит от объема испытаний.
Для легких сплавов величина предела выносливости, найденная по методу Про, соответствует базе 107 циклов.
Следует иметь в виду, что абсолютная погрешность в оценке значения параметра с, равная 0.1 (т. е. примерно 30%) приводит к ошибке определения предела выносливости в среднем лишь на 8-10%.
Опыт использования ускоренного метода Про указывает на возможность его применения для оценки предела выносливости образцов и натурных деталей, причем в качестве критерия разрушения можно принимать как образование макротрещины усталости определенного размера, так и окончательное разрушение.