Оглавление:
Методы определения предела выносливости. диаграммы усталости
- Как определить пределы выносливости. Диаграмма усталости Чтобы определить предел прочности материала, необходимо испытать партии образцов из этого материала в количестве 6-12 штук и более. Для этого чаще всего берется образец гладкой цилиндрической формы диаметром 7-10 мм. Предел прочности материала при выбранных характеристиках цикла g зависит, конечно, от вида деформации, при которой испытывается образец, а именно Затем, при условии переменного напряжения сжатия напряжения, переменного кручения, изгиба или сложного состояния давления они
испытываются. Поэтому для постановки цели получения предела выносливости необходимо заранее указать, какой вид деформации и характер напряжений за цикл будет меняться. В соответствии с установленными требованиями выбирается необходимая испытательная машина. Чтобы проверить материал на прочность при переменном напряжении сжатия, можно взять машину, как показано на рисунке. Пятьсот пятьдесят пять
Цикл симметрии с требованиями лаборатории 594in самый легкий для того чтобы снабдить. Схема простейшей установки для определения предела Людмила Фирмаль
выносливости при вращательном изгибе в случае симметричного цикла показана на рисунке. 556 при вращении образца его наружные волокна испытывают попеременное натяжение (когда образец расположен внизу) и сжатие (когда образец повернут на 180°).. / Подшипник [И Как работает нагрузка Поворотный образец © Рис пятьсот пятьдесят шесть Дж л Обороты в минуту наиболее распространенных усталостных машин, как правило, порядка 3000 (50 Гц). Поэтому испытания на усталость с целью получения предела выносливости требуют длительного времени, которое рассчитывается по нескольким неделям непрерывной работы машины. В последнее время чаще всего при исследовании долговечности материалов и конструкционных деталей
используются более быстрые машины (от 100 до 500 Гц, а иногда-от 20 000 Гц (ультразвуковая частота)). В последнем случае тест займет всего несколько десятков минут. При испытании партий образцов для получения пределов выносливости необходимо давать такие нагрузки отдельным образцам, которые разлагаются после выдерживания различного числа циклов нагрузки. Обработка полученных экспериментальных данных обычно включает построение кривой усталости, которую в литературе часто называют кривой Веллера(рис. 557). Кривая усталости строится по точке в пределах координат числа циклов N, и каждый сломанный образец на диаграмме напряжений Rmax вычисляется с использованием
- координат N (число циклов до разрушения).） 595 (напряжение), т. е. кривая усталости является функцией Rmais e f (^) — в большинстве случаев порядок, в котором нагрузка устанавливается на испытуемый образец, находится в порядке убывания. Конечно, повторите каждое сопротивление образца малой нагрузки. Можно использовать различные процедуры для установления нагрузки. Построив кривую усталости от точки сломанного образца, ее легко увидеть, например, при испытании стали(рис. 557, кривая/), при высоких уровнях напряжений, когда кривая резко падает и ее крутизна уменьшается, абсцисса точек на кривой, приближающихся асимптотически к определенному горизонту, разрезает отрезок вертикальной оси, и последняя фактически начинает совпадать с указанной асимптотической линией. Легко понять, что правый конец кривой усталости — это число циклов, которое почти параллельно горизонтальной оси в качестве основы теста no. Исходя из этого,
в основе испытаний на выносливость лежит наибольшее количество перерегулируемых нагрузок, из которых значительное количество не должно приводить к усталостному разрушению испытуемого образца при данном напряжении. Железный Металл (сталь, чугун и др.))За основу испытаний обычно берется 10 миллионов циклов, за цветные (медь, алюминий и др.).)- В 5-10 раз больше числа. С учетом характера кривых усталости цветных металлов (рис. 557, кривая 2) на большой площади вы увидите очень постепенное снижение, то есть кривая стремится к асимптотически, поэтому в этом случае больше циклов будет основой теста. В общем, для такого металла можно говорить только об условном пределе усталости. Условным пределом усталости является максимальное напряжение без разрушения при выполнении заданного числа циклов, соответствующее конкретной принятой испытательной базе.
В связи с тем, что кривая усталости строится в координатах N-p или, Людмила Фирмаль
что эквивалентно, N-a(рис. 558, а), часто трудно определить пределы выносливости, используются два других метода построения диаграмм усталости. Первый способ заключается в том, чтобы отложить величину, обратно пропорциональную числу циклов на оси абсцисс (рис. 558, б). Предел усталости определяется как ордината на пересечении кривой усталости и оси напряжений. 596 второй метод основан на представлении результатов теста полу-логарифмически рис. 558, Б) или логарифмической (рис. 558, г) координаты. Как видно из чертежей, критерием определения предела усталости здесь является разрушение кривой. В заключение можно сказать, что, по многим экспериментальным данным, предел
прочности при различных видах деформирования для некоторых материалов и, в частности, изгибе Олли, кручении т1 и так далее. Для гладких образцов эти соотношения примерно следующие: lt-0,7 ali для стали; для чугуна=0,65 ali; r_i=0t55ali для стали и легкого сплава.;: Лл=0.28 аб; л|=0.40 аб; Т_Я=0.22 аб. (21.4)для цветных металлов существует менее устойчивая зависимость между пределом усталости и временным сопротивлением, согласно экспериментальным данным, в этом случае a l i=(0.24 4-0.50) aB. Диаграмма предельного напряжения. Для характеристики устойчивости материала к действию переменных напряжений с различной асимметрией
циклов построены так называемые диаграммы критических напряжений(рис. 559). В нем на вертикальной оси осаждаются наибольшие Амины и наименьшие Амины циклического напряжения, а на горизонтальной оси осаждается среднее циклическое напряжение a0(диаграмма Смита). Их предельные значения agyax, AGS и als определены в этом б В результате построения кривой усталости 597 эмпирически характерна цикличность. Обычно он начинается с симметричного цикла (g=-1). Поэтому предельным напряжением в этом случае будет предел выносливости oir, а=о-я:0-1=-Олы,0-1=0. ’макс*’ мин Этот цикл
на рисунке лежит на вертикальной оси, соответствующей точкам а и А’. Поскольку партия образцов из этого материала испытывалась при определенном значении циклической характеристики g=、- Мак. Самое низкое значение давления и горловина » где материал работает на пределе выносливости o» Или Макс G r+°r ’ max’min2 Постройте точки M и N, где горизонтальная ось равна ogs, а вертикальная — ogmax и o>Inn соответственно. Делая то же самое для некоторых других значений G, мы получаем точку Afl t a/’t; N t и так далее. Соедините все точки линией, представляющей максимальное и минимальное предельное напряжение цикла. Очевидно, что правый полюс фигуры (точка D) является Omni3=5-Omni=g=1,t, E.
соответствует циклу постоянной нагрузки. Предельное напряжение в этом случае является предельной прочностью материала. Таким образом, абсцисса и ордината точки D равны пределу прочности материала на растяжение. Таким образом, вертикальная ось точки линии AD соответствует пределу выносливости материала при различных значениях коэффициента асимметрии цикла. Легко видеть, что луч, проходящий через начало диаграммы предельных напряжений, является геометрическим положением точки, характеризующей цикл с тем же коэффициентом 598асимметрия г действительно, Макс° ^МАКО IP Ш^Макс»Б°ИНН» Два. 1+г’ Для того чтобы определить предел прочности материала при заданном значении коэффициента асимметрии G, который необходимо рассчитать по приведенному выше уравнению, необходимо провести балку под этим углом к углу R и пересечению $ 560. Построение
диаграммы также mA Двадцать. Предельное напряжение может быть в координатах ОА-ОС (диаграмма-Хейя). — ’Gsch Г / М2 Около В- Но / Четыре. Л / Дифференциальная амплитуда цикла ОА, горизонтальная ось-среднее напряжение цикла ОА(рис. 561). На этом рисунке линия, проведенная от начала координат под углом, также характеризует цикл с той же асимметрией. Макс мин Два. Таким образом, она постоянна при постоянном давлении, а коэффициент G асимметрии. В случае плоских или объемных напряженных состояний сопротивление усталости может быть охарактеризовано на основе соответствующих предположений о прочности, согласующихся с экспериментальными данными.
Смотрите также:
