Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Излом имеет неровную волокнистую понерхность. При переменных напрял опиях разрушение наступает в результате усталости и происходит без заметной пластической деформации, как правило, в зоне концентрации напряжений. Начало разрушений в гладкой части свидетельствует о высоких переменных напрялсениях или наличии технологических дефектов. Прн усталостном изломе различают (рнс. (б). зону 1 — очаг начального разрушения, расположенный, как правило, на поверхности детали; 2 область развитич усталостной тоешины с херактернымн веерообразными усталостными линиями, уступами и притертыми учэсткачн, зону д — область окончательного кратковременного долома. При высоком уровне действуюшнх переченных напрялсений (оа О,бо,) часто наблюдаются несколько очагов возннкнозения усталостных трешнп.
При высоной температуре статические изломы идут вдоль границ зерен, усталсстные — пересекают зерна и их границы. При испытании образное или натурных деталей устанавливают предельные нагрузки или напряжения, прн которых образцы (детали) раарушвются. Йля обеспечения нормальной работы максимально допустимые нагрузки и чапряжеиня должны быть меньше предельных. Отношение предельных напршкеннй к максимальным напряжениям, возникающим при рабате детали, назы- 40 Механические характер.итики маглериалов и сценка прочности вают запасом прочности ла напряже- ниям: парад и= —.
омах Запас прочности должен быть всегда больше единицы. Чем больше запас прочности, тем надежнее деталь в работе. Однако увеличение запаса прочности сверх необходимого значения ведет к увеличению к~ассы н габаоитов детали, что невыгодно злономически, а в ряде случаев (например, в авиационных конструкциях) недопу. стима Правильный выбор запаса прочности нвляетгя важнейшим этапом при расчете на прочность. Запас прочности учитывает разброс механических свойств мзтернала, разброс и неточное знание действующих в эксплуатации нагрузок, приближен.
ность расчетных оценок напряжений и температурного состояния деталей, отступления н геометрии дегалеи от ьоми. нальиых размероэ, хотя бы в пределах допусков, возможные случайные пере. грузки. При установлении запаса прочности принимают во вкиманне назначение и ответственность детали, длительность работы, общие требования к коиструк. ции (значение массы, габаритов, стоимости и т. д.) Лля наиболее ответственных деталей устанавливают нормы прочности, которые обобщают опыт эксплуатации машин. Запас прочности используют главным обрззол~ как критерий сравнения надежности вновь создаваемая кон.
струкции и подобных конструкций, имеющих положительный опыт экс. плуатации. Если на деталь при работе действуют как статические, тзк и иерем~и. иые напряжения, вызванные различными нагрузками, н поаышелнея температура, а прочностные характеристики материала меняются с течением времеви или по числу циклон, следует учитывать возможные отклонения этих параметров от их расчетных .
начений Расчетные статические напряжения могут возр сти из за неточного определения максимальвьж перегрузок, переменные — из-за резонансного усиления колебаний, телщерагура — из-за ухудшения условий охлаждения и т, д Считая каждое иэ возможных от. клонений независимым, можно установить предельное (разрушающее) зна. чение данного параметра, если остальные останутся неизменными. Отно. шение предельного значения данного параметра к его расчетноыу значени,о называют загасом прочности по данному параметру.
Таким образом, запас прочности можез оцениваться не только отношением напряжений, но и огнь щениями натру.ок, времени раб,т ., числа циклов н т. д. Для ответственных деталей оценку запасов прочности про. изводят по нескольким параметрам. ЗАПАСЫ ПРОЧНОСТИ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЯХ При статических напряжениях в качестве предельного напряжения обычно принимают предел арочности аз и запас прочности опоеделяют по формуле а, и н = а Обычно лн = 1,3-:2,5. Нкогда запас прочности определяют по пределу текучести, имея в виду недопустимосзь анаытельной дефор.
мации илн нежелательность наруше. ния упругих характеристик: от и т= атак При кручении тэ лв = тмах Для деталей, работающих нри повышенной температуре определяют запас длительной статической прочности за определенное время работы: адл лал -" > (19) ан;ах а также запас по долговечности (20) пг=— где Гп — время до разрушения при расчетных напряжениях и темпера- Запаса[ прочности по несущей гпособнасти 41 ЗАПАСЫ ПРОЧНОСТИ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ['да[ Гга /адлг)м и = — , 'л[= — =[( — ) дл— а, ' (рл (адл ) откуда и[ — — и„„.
Обычно 4 к" т ( 20. Для ответственны« деталей с высокой рабочей темпсратурой, например для рабочих лопаток газовых турбин, определяют запас по температуре бт = тч — 7' где Тмгс — максимальная рабочая температурадетали, Гр †температу, при которой деталь разрушит"я от нсчергания длительной прочности прн действующих иаарялкениях за расчетное арен я работы.
стал (21) акал б) ~)г —- м[' рис. [э. рлсоргдслсиис дсформлчна [и) и иаорсмсииа [б) ио ооиерссиому с "сиим балке иаи иогибс о ллиигимосг» ог илгиблмшсго момент»; Ма > Ма > М; З[з — — М ' з пред туре; [ — расчетное зрел[я работы. Запас по долговечное«и должен быть в несколько раз больше, чем по напряжен то, Прн степенной зависямостн пределы длительной прочности от времени (см. формулу (7)), когд. а,г = С =. = сонэ[, допустимое время работы детали [расчетнак долговечность) [Р С ([) =-.
— =- —. =и т "["хл Иэ рис. 4 следует, ито для условий работы детали, соответствующих точие М, действующее напряжение а „„= адч„разоущаю[цее, — адл,, время работы Г = [рзи время до раэрупгеиин Грм поэтом) Прн растяжении, ногда напряжения рагпределены по сечению равномерно, материал достигает предела текучести сразу по всему сечению, размеры детали резко меняются и оиа теряет способность вьполиять свои фуннции— теряет нгссршрю способность. Иначе обстоит дело ори изгибе, кручении н других андах дефармацли, атличакицихсь аеровномерным расаре.
делением напряжений по сечению. Пока нагрузка мала (момент М, иа рис. 19), деформации упруги Когда напряжения а крайних волокнах достиг ют предела текучести а,, несущая способность детали сохраняется, таи как остальные волокна испытывают напряжения, меньшие ат. Затем об. ласть пластических деформаций охва. тывает все большую часть сечения, пока при моменте М = Мзрод напряжения во всех волокнах (за исключе.
нием бесконе~но малого центрального ядра) не достигают предела текучести. Если материал иеупрочняющийся, то дальнейшее увеличение нагрузки невозможно Нагрузку, прн которой несущая способность детали оказывается полностью исчерпанной, называют предельной. Отношение предельной нагрузки к максимальяой нагрузке, действующей прн работе яа деталь, называют эа. Залаем длительной прочности лри различных режимах 43 (апл >'> ' т (! (, а>/ П; = — = — > (27) (! гр! лы ' П=П,+П + ° ° +П Гэкэ = !! П,к, = П. (29) (35) з >=! (31) тер пале необратимых изменений в виде микротрещин и других повреждений При оценке степени повреждения П условно считают, что для исходного (иеповрежденяого) материала П = О, для момента разрушения П = 1. Если время работы на некотором режиме при а, = сопз1 равно гм в разрушение наступает за время гр>, то в первом приближении степень повреждения П> считзют равной относительной продолжительности рабаты на этом режиме: где лы — запас по долговечности на (.м режиме.
Прн работе на нескольких режимах принимзется линейное суммирование повреждений П! = ~> — = 1> —, (28) гр! >=1 ! ! ! 1 где й — общее число режимов. Два режима считают эквивалентными по опасности разрушении, если их степени повреждения одинановы. Поэтому ту же степень повреждения П можно получить прн работе на одном (эквивалентном) режиме, если Для эквивалентного режима !экк 1 Пэкэ = (30) !р экв л! экк и из (28) — (30) следует формула для эквивалентного запаса по долговеч- ности Прн степенной зависимости предела длительное прочности от времени алл! >! = С (Т) запас по долговечм >г> ности ле, = гв>>'(! связан с запасом длительной прочности на том же ре- жиме л, = апл Па, соотношением Подставив (32) в формулу (31) н учитывая, что для эквивалентного режима л ,„, = л,„",кк, получаем Обычно в качестве эквивалентного выбирают самый тяжелый режим (! = 1), для которого собственный Запас длительной прочаости имеет минимальное значение л! = лкка.
для жаропрочных сплавов при температурах выше 500 †600 'С обычно л>экк 4: 8 Эквивалентное время рабаты. Для сокрз>ценна времени испытзний можно привести все режимы н наиболее тижелому, увеличив время работы на этом режиме с г, до ! кк и использовав соотношение гр(Т,, а,) !экв = ' (34) Л! экк С учетом выражений (3!) и (32) где л, — запас прочности на наиболее тяжечом режиме. Величина !зкэ всегда меньше сум. маркого времени работы на всех рез жимах >=1 По формулам (34) и (35) можно определить время, необходимое для проведения сокращенных эквивалентных испытаний детали на длительную прочность, обеспечивающих за время !экэ ту же повреждаемость по длительной прочности, что и при испытаниях по полной программе за время 44 Мехпнические характеристики мшпериалов и оегекка прочности ЗАПАСЫ ВЫНОСЛИВОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ Для материалов, не имеющих пре.
дела выносливости, а также для ре. жимов ограниченной длительности с напряжениями выше предела выносливости, в том числе при малоцнкловой усталоств, зависимость разрушающих амплитуд с учетом концентрации нагряжений о р от числз циклов У до разрушенйя имеет в логаряфмиче. ских координатах вид прямой линии; от Ф = С = сопзц оо Поэтому для симметричных циклов расчеты эквивалентного запаса предела выносливости, эквивалентных переменных напряжений, эквивалент. ной циклической долговечности можно проводить по формулам предыдущего пункта, заменив в них действующие наприжения ое на амглитуды о ы время Л вЂ” на число циклов УУБ пре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
