Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 8
Текст из файла (страница 8)
рушеиию — малоцикловой прочнсстею Закономерности малоцикловой проч ности занимают «промежуточное» положение между закономерностями ста. тической прочности и сопротивления усталости. Прн числе циклов )т' ) 10« отчетливо проявляются закономерности усталостного разрушения (влияние концентрации напряжений, качества поверхности и т. д ).
При малом числе пинлов Аг ( 10» более типичны особенности статического разрушения. При малом числе циклов амплитуда напряжений может превосходить предел пропорциональности, и при повторных разгрузках и нагрузках за. висимосгь между напряжениями и деформациями принимает вид петель циклического упругояластического де. формирования (петель гистерезнса) с размахом — шириной петли — пластических деформаций бер (рис.
!4). При умеренных нагрузках, допустимых для обеспечения достаточно про. Рис. !«. Петли гнстереаиса при повторном уоругопластиеесвон деаорнноованвн должнтельной работы детали, петли деформирозания после нескольких первых «приработочных» циклов обыч. но стабилизируются, как показано на рис 14.
Для обеспечения высокой малоциклавой прочности материал должен иметь хорошее сочетание прочностных и пластических свойств, а в конструк. ции детали следует избегать зои с повышенной концентрацией напряжений. Малоцнкловую прочность материала оценивают по экспериментальным зависимостям амплитуды напряжений а, или деформаций еп от числа циклов )у до разрушения (рйс. 15).
Рнс !3. Тини«иан врнван налоциаловой усталости углеродистой стали Прочность при наличии трещин При отсутствян прямых экспериментальных данных для получения сравнительных оценок можно пользоваться вмпирической формулой Мэнсона (или одной из ее модификаций), по которой между размахом полной деформации Ье = 2ев и осредненным числом цик. лав до разрушения М имеется следую. щая связь: 1 1о'в — а,з ае= (!п — ) ' Е где 1Р— относительное сужение по. перечного сечения; Š— модуль упругости. Первое слагаемое описывает измене. иие пластической деформации, его. рае — изменение упругой деформации от числа циклов М до разрушения.
Для асимметричных циклов со средним напряжением ат в формуле (!5) вместо ав принимают ав — ат. Еслв известны предел выносливости а 1 при базовом числе циклов М, и показатель кривой усталости т, то формула (!5) может быть преобраэа. вана к виду ае =- (!п ) М~'~+ + Е'(М) (! — — ). (!6) В среднем т гэ 8. При высокой температуре следует считать 1Р = чр ((), а а, заменить на аал (О Разрушение детали может быть вы. звано действием температурных напряжений от повторных нагревов и охлаждений, связанных с тепловым процессом машины или внешними условиями. Сопротивление такому виду Разрушения называот гпериичвской прочностью. При высокой верхней температуре циила важное значение имеет длительность выдержки при втой температуре.
Для повышения теРмической прочности должны ныполняться те же требования, что и для малоциклоеой прочности, храме того, следует принимать меры к снижению температурных напряжений в детали, уменыпению максимальной температуры и выдержки при вей (например, путем лучшей организации охлаждения). Наиболее полно прочность де. талей, узлов и машин в целом оценивается при проведении специальных циклических испытаний по режимам, приближенно соответствующим типичным эксплуатационным циклам. ЛРОЧНОСТЬ ЛРИ НАЛИЧИИ ТРЕЩИН Во всяком реальном материале, даже в ненагруженном состоянии, имеются мелкие микротрещины — несплошности и нарушения струхтуры. Чем точнее метод исследования, тем 'ньше они обнаруживаются. Однахо опыт показывает, что наличие микротрещин не препятствует длительной надежной работе машин и конструкций до тех пор, пока связанная с ним повреждаемость не приводит к снижению проч.
насти ниже предельно допустимого уровня. Допустимую степень повреждаемости устанавливают на основании расчетно.экспериментальных исследований и опыта эксплуатации. До оп. ределенных пределов допускаются также некоторые повреждения поверхности в эксплуатации — изнашивание контактных участков, эрозия, забавны, ко розионные точки. ри постоянной нагрузке трещина в некоторых условиях может стабили. зироваться, при переменных нагруз. ках выше определенного уровня длина треьцииы ! постоянно растет. Скорость развития трещины и ее крятическая длина („о, при достижении которой возникает опасность быстрого разрушения конструкции, зависят от коэффициента интвнсйвиости напряжений в вершине трещины Кь = а )lп(, измеряемого в МПа мм М или в Нх х — згз При медленно возрастающей нагрузке условием начала раэрушенив является равенство К1 = К1с где К„ — характеристика сопротив.
лепна материала развитию трещины 38 Механические характеристики материалов и оценка прочности а!1бК ммгаихл И' щр гОО 1ОО ЮОО гООО,)КМПа а) б) Рнс. !т Вззстнчнос !и! н хрупкое !а) рззрушсннс оорззкз Рнс. 16. Зависимость скорости ростз трыкннм бтгбн от пзрзмстрз аК длк стззн сскиэтд с и = зоэо мвз И); к = хоза мвз мм!12 в (Ксс) РАЗРУШЕНИЯ И ИЗЛОМЫ (17) (трещииостойиость), называемая вязкостью разрушения. Отсюда Для конструкционных сталей и титановых сплавов К„= (1 —: 3) х зс НР МПа. мм ', следовательно, при 1,2 напряжении о = 600 МПа опасными становятся трещины длиной = 1,3 —:11 мм, а при о = !000 МПа— уже 1„р = 0,3+3,0 мм. При перемевной нагрузке с размахом напряжения Ло скорость разви. тия трещины по числу циклов а11с(Ф зависит от величины ЛК = Ло )/и! (рис. 16).
До некоторого «пороговогоз значения ЛК, трещина практически не растет (для сравнительной оценки материалов в качестве ЛКо принимают величину ЛК„соответствующую ско. рости ОДак = 1О ' (мм1цнкл). Дальнейшая зависимость б11с(гг от ЛК носит в логарифмической системе ко. ординат до определенных пределов приблизительно линейный характер, т. е. с(1 — = СЛК ад! где С, т — константы материала. На этой стадии по мере увелкчения длины трещины параметр ЛК увеличи- вается и фактическая скорость развития трещины о11пд! = 1(дс) постепенно нарастает. При прнближении ЛК к иритическому значению ЛК„ имеющему тот же порядок, что и Ктм рост трещины принимает лавинообразный характер и происходит усталостное разрушение. Оценка по скорости развития трещины числа циклов, которое деталь может доработать после обнаружения ее, позволяет в некоторых случаях продлить эксплуатацию дорогостоящей конструкции.
Вместе с тем во избе канне развития недопустимой поврезкдаемости состояние ответственных деталей следует периодически контролировать в процессе эксплуатации и при ремонте неразрушающими методами контроля (ультразвуковыми, токовихревыми, люминесцентными и т. п). Различают пластическое и хрупкое разрушения (рис. 17).
При пластическом разрушении деформация в момент разрушения составляет 1Π— 20%, при хрупиом — менее 3%. Характер разрушения определяется в основном свойствами материала, но зависит также от вида напряженного состояния. Низкоуглеродистые стали обычно имеют пластические разрушения, в Оценка прочнопяи 39 рлс. !3.
Налом лопатки компрессора лрл еормаелиыл иалрлмолиял а.И,), И л мате>б л)О бо сз <б <зо Пластмалыс латы рулмл* О)(ЕВКА ПРОЧНОСТИ литых материалах часто облартжи. ваются хрупкие разрушения. В связи с этим конструкционные материалы условно разделяют на пластичные и хрупкке Разделение обычно проводится на основании испытаний на разрыв и на удар: Наиболее опасно хрупкое разруше. ние, которое происходит внезапно, без заметного предварительного повреждения, начинаясь от эон высокой концентрации напряжений — обычно в конструкциях с большим запасом упругой энергии (резервуары под даалением, врашззошиеся роторы).
Хруп. кому разрушению способствуют. а) ноноентрацин напряжений, объемное напряженное состояние; б) работа материала прн низких температурах и в температурном интер. вале хладноломкости; в) длительная работа при повышенных температурах, г) нагружение быстровозрвстаюшими (ударными) усилиями. Пластичные материалы менее чувствительны к концентрации напряжений, так как в результате пластического течения происходит перераспределение (выравнивание) напряжений. Для ответственных элементов конструкций необходимо применять материалы с достаточной пластичностью. Для установления причин разрушения детати вал,нос значение имеет анализ изломав. При статлчсских напряжениях разрушение сталей и сплавов достаточно высокой пластичности сопрово кдается значительными пластическими деформациямн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
