Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 112
Текст из файла (страница 112)
рис, 4). Наибольшее практическое применение получила линейная зависимость (рис. 5, а) ооп = о г — зйоош, (13) где коэффициент фо принимают по данныи табл. 3 гл, 2. В области сжнмгющих постоянных напряжений гро 'ы О. В тех случаях, когда известен предел выносливости при отнулевом цикле оа (напряжения возрастанп от пола ао оз) предельную прямую можно при. нять проходящей через точку отнуло. ного цикла. Тогда в равенстве (.'3) (14) 'гв Ряс. (.
Ваяяяяс еосгояняого (сгагячссаого! азарянеяяя яа предав выиосаяаосгн (аряваа яредезьяыя аноангуд! 558 Расчет но усталость Рчс. 6, кусочно-аинсаамс арнамс пвсяааьньт анпангуя (19) Он ~сг„„) (ст)р Омах аф к аэ (22) При использовании последнего равенства следует ввести ограничение по статической прочности, приняв (рис.
5, б) а„„= аа — а,„(15) при а„— а, а„= ат = " . (8) 1 — фо Кроме линейных можно использовать зэвисимости более сложного. вида где а н  — постоянные материала. Длн углеродистых и легированных сталей удовлетп рительные результаты дает зависимость (17) при О =- 2. Оап ' ° / От — =- 'гг 1 — —. (18) а, У сгв Для тнтаноных, алюминиевых и жзропрочных сплавов можно принять О=(3=- 1.
Влияние коноентранми напряжений. При действии переменных нагручон концентрания напрчжений представляет большую опасность. Значитель. ное число усталостных разрушений связано с цедостаточными радиусами закруглений, наличием рисах, отверстий н других источников повышенных напряжений.
Усталостные разрушения имеют резко выраженчыч локальный характер, что и объясняет существенное вуияние местного увеличения напряжений, точечных дефектов материала и т. п. Концентрання напряжений хвракте. ризуется теоретическим коэффициен. том концентрации напряжений гд ащ,„— максимальное напРяжение в зояе повышенных нзприжений; а„— иоминальное напряжение в этой зоне. Номинальное напряжение определяет. ся по простейшим расчетным формулам, однако всегда должен быть указан конкретный способ их определении. Значения теоретических коэффициен. тов концентрации напряжений для различных источников кониентраппп приведены в гл. 28. Экспериментальные исследования сопротивления усталости показали, что устэлостные разрушения начинаются в местах концентрации напряжений при условии Омах аф — — (а,) н, (201 где (а х)н — предел выносливости, определяемый прн испытании ' гладких образцон.
В личина (а д)н соответ. ствует номинальному напряжению прн усталостном разрушении. Испытания показали, что эффективное максималь. иое напряжение аж,„,ф всегда меншпе максимального напряжения, апреле ленного (расчстом кли экспериментально) для идеально упругого материала: Ожаа аф -ж Оспах (21) Для расчета удобно ввести понятие эфФективною ксэффициенто концентрации нопряхсенил Основные закономерности солротиоллния усталости 559 Условие (2!) означает Ко км гйо. (23) причем равенство возможно для деталей больших размеров н для мате.
риалов с повышенной чувствнтельноспю к концентрации напряжений. Учитывая условие усталостного разрушения (20), можно записать (о-)к)л Ко= !+ о(ио — 1), (25) где Π— коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений, значения которого для различных материалов приведены ниже: Л кгыа кагаркалы к магаркалы с ввуграквкмк кстоккккамк какпакграпкк к хефекгамк )сарый чугун к др ) Лагка жаропрачкыа сплавы.
сгвльваа к влюмкккааог литье. модкфкпкрававкыг чугуны Н какоуглародкогыа стали, жарапрочкыа дофпрмкруамыа сплавы, аусгаккгкыв коррозкоква огойква стали, алюмкккввыа двформкруамыа сплавы . Срадкауглародксгыа озала, ккзколагкроваккыа стали . Кт4отрукпкоквыа лагкровавкыа стали Высоколвгкроваквыа стала )гкпв «оррозкокка-огойккх сга. лай маргакскгвого класса), гкгвковыа сплавы о.) — од 0.
) — 0Л о.з — о,й 0,4 — 0,0 о,з — ол О,à — 0,9 Величина О возрйстаиг прн увеличения абсолютных размероВ, при очень сильных источниках концентрации (аа ) !0) наступает своеобразное кпасыщение» и величина О уменьшается. 1(ля учета кнасыщенияа при увеличении концентрации напряжений величину О в равенстве (25) можно принять в анде (26) 1+ а(ио — !) где (о,п)о — предел выносливости детали (образца) с концентрацией напряжений; (а,)л — предел вынесли. ности гладкого образца (детали) того же размера. Зависимость между ио и Ко обычно выражается следующим соотношением: где ов н а — постоянные материала. Приближенно Чв кы (!. ! —. ! 2) У~вол о = О,! †: 0,3, (27) гДе Огвбл пРинимают Равным значе. пням О, приведенным выше.
Иэ равенств (25) и (26) следует, что максимально возможное значение эффективного коэффициента концеитраЦнн НаПРЯжЕИНй ПРН Свп -а- ОЮ Комах = ! + — в ° (28) а Влияние абсолютных размеров детали (масштабного фактора). Экспе. рнментально установлено, что с увеличением абсолютных размеров деталей их сопротивление усталости снижается (масштабный эффект).
Это объясняется статистической теорией разрушения, в соответствии с которой при увеличении абсолютных размеров возрастает вероятность попадания де. фектных зерен материала в вону повышенных напряжений. Существуют и другие причины, способствующие проявлению масштабного эффекта) меньшая однородность материала в деталях больших размеров (иапример, в валах диаметром ~200 з(м), трудность обеспечения ста.
бильности технологического процесса, условий контроля и т. п. Масштабный эффект оценивают с помощью коэффициента влияния абсо. лютиых размеров поперечного сече. ння Ко = ( ''~, (29) о, где (а,)л — предел выносливости гладкого образца (детали) диаметром о, — прелел выносливости материала, определяемый на стандартных гладких образцах, обычно диаметром 4(а= 7) !О мм. Масштабный эффект зависит глав.
ным образом от поперечных размеров (диаметра) иэделия и в меньшей степенн — от его длины. В литых материалах, в деталях и материалах, имеющих рассеянные микро. и макро- дефекты (неметаллические включения, поры и т. п.), крупнозернистое строение, масштабный эффект сказывается 5ЕО Расчет нп усталость сильнее. Легированные стали более чувствительны к неметалличесхим вхлючениям и другим дефектам, и для них влияние абсолютных размеров проявляется в большей степени, чем для углеродистых сталей. Прк увеличении абсолютных раз.
меров (характерный диаметр детали «() коэффициент Кл стремятся к опреде. ленному пределу К . Лля оценки масштабного эффекта можно использовать зависимость К =-. К + (( — К ) е х . (ЗО) В приближенных расчетах можно принимать: К = 0,5 — для леформирусчых материалов (сталей, титановых и алючяниевых сплавов н т. д.), К, -= О,ч — для лктых матерналов, Величину л в первом приближении можно принять равной 0,0! — О,ОЗ Пмм. Влияние состояния поверхности н упрочнения. Состояние поверхности детали, хак показали эксперкменталь. ные исследования, существенным образом влияет на сопротивление усталости.
Влияние сосгояния поверхности на выносливость характеризуется коэф. фицнентом (о,„)л„ (а,) (о-»н)л (о-гн)а где (а,)д — предел выносливости детали диаметром «( с опрелеленным со. стоЯнием повеРхности; (а гн)б — пРе. дел выносливости образца (илн аналогичной детали) лнаметром А имеющей такую же концентрацию напряжений, что и деталь, Ро с состоянием поверхяости, соответствующим стандартному образцу, Таким образом, значения (п,)д и (а ы,)б могУт РазличатьсЯ только из-за состояния поверхностного слоя. Если влияние состояния поверх ности устанавливается для детали, не имеющей хонцентрации напряже. ний, то коэффициент состояния по- верхности (и-г) н Коэффициенты состояния поверхности при наличии и отсутствии кон- центрации напряжений различаются между собой. Это объясняется тем, что взаимное влияние разлячных нс. точников концентрации напряжений подчиняется статистическим закономе настям.
оэффицнент йо зависит ог трех основных факторов: шероховатости поверхности и механических свойств поверхностного слоя; наличия коррозиониых повреждений (фретгкнг-коррозия, воздействие морской воды и т. д.); упрочняющей поверхностной обработки (обдувха дробью н т.
д.). В связи с этим коэффициент состояния поверхности можно представить в виде пронзнедения: где индексы «к» н «О» означают соответственно наличие или отсутствие концентрации напряжений в деталях (образцах). Коэффициент КР (рис. 6) отражает влияние шероховатости поверхности. Предполагается, что остаточные напряжения и механические гвойства в поверхностном слое при различном состоянии поверхности не отличаются существенно между собой.
Легиронанные стали целесообразно использовать для изготовления деталей, если технологичесхие процессы обеспечивают хорошее качество по. и ОВ Об 02 ' ФОО бОО ВОО ГОВО ВВ, ДУЛа Рвс. а. Зава«впасть кр о предела прочно««я материала (угл«родя«тая и лвгврованная сталя): ! — полвровавве, 2 — шлвфовапввч 3— »авва« точ«ввв; « — грубов та«ваяв; б— пвлвчвв аяалявм Осноанмс закономерности сояротиатния усталости 56! "ллр у 4()У Убб 800 ГУОО бб, МПП Рнс, 7. Зззнснмвстз Кипр зт предела прочнвстн материала детали: ( — пресная вода (образец с кпнцентрзпнея нвпрзжеинй); 2 — тп же, образец без кпицентрзции изпря «еинй. в тзкж» пбрезеп с кпнцентрзцией напряжений в морской воде, 3 — морская вода (пбрззец Нез кпнцентрзцин напряжений) верхностн (шероховатость поверхно.
сти, прочность, пластическая дефор. мация поверхностных слави и остаточ. ные напряжения в них). Можно считать, что влияние каче. ства поверхности находится в прямой зависимости от коэффициента чувствительности к концентрации напряжений. Влияние наклеив и остаточных напряжений рассматривается в даль. нейшем. Значение коэффициентов КР(к) и КР(о) определяется как отношение пределов выносливости деталей, изготовленных по действующей технологии, к пределу выносливости аналогичного образца (или летали), выполненного по «стандартной технологии».
Практически установлено существенное влияние коррозии на сопротивление усталости. С увеличением времени наработки в коррозиониой среде и числа циклов сопротивление усталости непрерывно падает. Это объясняется возникновением и развитием корро.
зионных микротрещин, которые ста. навятся дополнительными источниками конпеитрации напряжений, Обычно коррозия возникает прн работе в прес. ной нли морской воде, при работе в аг. рессивных средах Снижение пределов выносливости в результате коррозионного повреждения поверхностного слоя характеризуется коэффицие(Ртами К(„")р — для образцов с концентрацией напряжений н К(„,)р — лля гладких деталей или о образцов (рис. 7). Особенно велико влияние коррозии на стали с высокими пределами выносливости. Оданм из эффективных способов увеличения пределов выносливо(ти прн коррозии является создание сжимающих напряжений в пааерхнос ных слоях (абдувка дробью обкатка и др.). С применением титана вместо стали часто резко повышается сопротивление усталости благодаря антикаррозион.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
