- •Пример 5.
- •Решение.
- •1. Статическая сторона задачи.
- •1. Статическая сторона задачи.
- •1. Статическая сторона задачи.
- •2. Геометрическая сторона задачи.
- •4. Определение неизвестных.
- •1.Статическая сторона задачи.
- •2. Геометрическая сторона задачи.
- •1. Статическая сторона задачи.
- •2. Геометрическая сторона задачи.
- •Главная
- •Раздел 11. Усталость материалов и конструкций
- •1. Характеристики сопротивления усталости конструкционных материалов, используемые в расчётах на прочность при многоцикловом нагружении
- •1.1. Циклы напряжений. Характеристики цикла.
- •1.2. Разновидности циклов напряжений
- •1.3. Характеристики сопротивления усталости при регулярном нагружении
- •1.4. Разновидности уравнений кривых усталости
- •1.4.1. Уравнения кривых усталости
- •1.4.2. Схематизированные кривые усталости для сталей
- •2. Расчетные методы оценки характеристик сопротивления усталости материалов и конструкций (детерминированный подход)
- •2.1. Расчет предела выносливости материала при симметричном цикле напряжений
- •2.1.1. Оценка предела выносливости при переменном изгибе
- •2.1.2. Оценка предела выносливости при переменном растяжении-сжатии
- •2.1.3. Оценка предела выносливости при переменном кручении
- •2.2. Расчет характеристик сопротивления усталости конструкционных материалов при асимметричном цикле напряжений
- •2.2.1. Расчет предельной амплитуды цикла по методу м.Н. Степнова
- •2.2.2. Расчет предельной амплитуды цикла по методу р. Хейвуда
- •2.3. Расчетный метод построения кривых усталости при симметричном цикле напряжений
- •2.3.1. Метод м.Н. Степнова - с.П. Евстратовой
- •2.3.2. Построение схематизированных кривых усталости для сталей
- •2.4. Расчетный метод построения кривых усталости при асимметричном цикле напряжений
- •2.4.1. Метод р. Хейвуда
- •2.4.2. Метод Степнова м.Н.
- •2.5. Построение диаграммы предельных амплитуд при отсутствии концентрации напряжений
- •2.5.1. Метод Степнова м.Н.
- •2.5.2. Метод р. Хейвуда
- •2.6. Построение диаграммы пределов выносливости предельных максимальных напряжений цикла
- •Сплошная линия — , штриховая линия — .
- •2.7. Расчетный метод определения коэффициента чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений
- •2.7.1. Экспериментальный метод
- •2.7.2. Эмпирический метод
- •2.7.3. Теоретический метод
- •2.8. Расчетный метод оценки эффективного коэффициента концентрации напряжений
- •2.8.1. Метод г. Нейбера
- •2.8.2. Метод р.Петерсона
- •2.8.3. Метод р. Хейвуда
- •2.8.4. Метод Зибеля-Штилера (по гост 25.504-82)
- •2.8.5. Метод в.П. Когаева
- •2.9. Расчетный метод оценки коэффициента влияния абсолютных размеров поперечного сечения при отсутствии концентрации напряжений
- •2.10. Расчетный метод оценки коэффициента, учитывающего совместное влияние концентрации напряжений и абсолютных размеров поперечного сечения
- •2.11. Расчет предела выносливости детали при симметричном цикле нагружения с учетом технологических и конструкционных факторов. Метод в. П. Когаева
- •2.11.1. Коэффициент влияния шероховатости поверхности
- •Рис 2.15. Зависимость коэффициента влияния шероховатости поверхности от предела прочности стали: 1- полирование, 2 - шлифование; 3 - тонкое точение; 4 - грубое точение; 5 - наличие окалины.
- •2.11.2. Коэффициент влияния поверхностного упрочнения
- •2.12. Расчетный метод оценки коэффициента чувствительности к асимметрии цикла напряжений с учетом технологических и конструкционных факторов
- •2.13. Расчетный метод построения диаграммы предельных амплитуд при наличии концентрации напряжений
- •2.13.1. Метод Серенсена с.В., Кинасошвили р.С.
- •2.13.2. Метод Ганна
- •2.13.3. Метод Хейвуда
- •2.13.4. Метод Степнова м.Н.
- •2.14. Расчетный метод оценки коэффициента чувствительности к асимметрии цикла напряжений с учетом их концентрации
- •3. Методы ускоренных и форсированных испытаний на усталость
- •3.1. Ускоренный метод Про для оценки медианы предела выносливости
- •Рис 3.1. Схема испытаний с непрерывно возрастающей амплитудой цикла напряжений.
- •3.2. Ускоренный метод испытания на усталость Эномото
- •3.3. Оценка предела выносливости методом Локати
- •3.4. Оценка параметров уравнения кривой усталости по результатам форсированных испытаний
- •3.5. Оценка параметров уравнения кривой усталости по результатам испытаний с возрастающей амплитудой цикла напряжений
- •4. Оценка характеристик рассеяния усталостных свойств на основании результатов испытаний на усталость форсированным и ускоренным методами
- •4.1. Некоторые эмпирические закономерности рассеяния характеристик усталости
- •4.2. Оценка коэффициента вариации предела выносливости по результатам испытаний на высоких уровнях амплитуды цикла напряжений
- •4.3. Ускоренный метод оценки дисперсии предела выносливости
- •4.4. Построение кривой распределения предела выносливости по результатам испытаний на усталость с возрастающей амплитудой цикла напряжений
3.5. Оценка параметров уравнения кривой усталости по результатам испытаний с возрастающей амплитудой цикла напряжений
Евстратовой С.П. [22] была показана возможность использования ускоренного метода испытания на усталость с возрастающей амплитудой цикла напряжений для оценки параметров уравнения кривой усталости Штромейера (1.3) и М.Н.Степнова (1.6).
Пусть скорость возрастания амплитуды цикла напряжений
(3.25)
Разрушение наступает при амплитуде напряжения и числе циклов np в момент, когда сумма накопленных повреждений достигает своего предельного значения
(3.26)
Применительно к сталям и титановым сплавам с использованием уравнения Штромейера (1.3) в виде
(3.27)
будем иметь
(3.28)
где — начальная амплитуда напряжений.
Если принять, предельную сумму независимой от скорости возрастания амплитуды цикла напряжения (что подтверждается результатами испытаний углеродистых и легированных сталей, высокопрочного чугуна и деформируемых алюминиевых сплавов), то уравнение (3.28) можно использовать для определения параметров кривой усталости A, и . Для этой цели следует испытать три группы объектов при различных скоростях нагружения и по полученным значениям амплитуды разрушающих напряжений составить три уравнения по формуле (3.28). Четвертую группу образцов следует испытать при постоянном уровне амплитуды цикла напряжений.
Для деформируемых титановых, алюминиевых и магниевых сплавов с использованием уравнения кривой усталости М.Н.Степнова (1.6) в виде
(3.29)
и с учетом формул (3.25) и (3.26) получим
, (3.30)
где.
Опыт использования указанной методики позволяет сформулировать последовательность определения параметров уравнения кривой усталости.
Вначале из системы уравнений типа (3.28) и (3.30) определяют параметры и . Далее по результатам усталостных испытаний нескольких образцов на высоком уровне амплитуды напряжения на основании уравнений кривой усталости (3.27) и (3.29) находят параметр A. При необходимости оценку предельной суммы накопленных повреждений можно произвести для найденных значений параметров A, и по уравнениям (3.28) и (3.30).
Точность определения параметров уравнений кривой усталости практически соответствует точности, получаемой при обычных усталостных испытаниях такого же количества образцов, а время испытаний сокращается приблизительно в 10 раз.
Объем и время испытаний дополнительно сокращается на 20-30%, если для исследуемого объекта уже известна предельная сумма накопленных повреждений, которую можно определить, анализируя результаты ускоренных испытаний аналогичных материалов и элементов конструкций.
Рассмотренная методика позволяет производить оценку параметров уравнения кривых усталости как по окончательному разрушению, так и по образованию макротрещины усталости заданной протяженности. В последнем случае в уравнениях (3.28) и (3.30) в качестве принимается амплитуда напряжения, соответствующая появлению макротрещины усталости заданного размера.