![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Залежності між границею витривалості та границею міцності
Для гладких зразків ці співвідношення приблизно наступні: для сталі Маючи величину тимчасового опору
Для кольорових металів спостерігається менш стійке співвідношення між межею втоми й тимчасовим опором; згідно з дослідними даними в цьому випадку
Питання для самоконтролю
1. Що розуміють під втомою матеріалів? Яка відмінність особливостей руйнування матеріалів при змінних напругах порівняно із статичним навантаженням? 2. Розкажіть про характеристики циклів змінних напруг. Які цикли називаються подібними; які найнебезпечнішими? 3. Що таке границя витривалості матеріалів? Який зв'язок існує між границею витривалості 4. Як визначається границя витривалості матеріалів при несиметричному циклі навантаження?
Заняття № 69
Тема: 2.9. Розрахунки на витривалість План 1. Вплив конструктивно-технологічних факторів на границю витривалості 2. Розрахунок на міцність при повторно-змінних напруженнях
Студент повинен знати: Формули для визначення прогину і кутів обертання поперечних перерізів. Студент повинен вміти: розрахунки на жорсткість при прямому згині.
ЛІТЕРАТУРА ОСНОВНА [ 2 ] §§ 4,1 - 4,2; [12] §§ 4.2 ЛІТЕРАТУРА ДОДАТКОВА 1. Вплив конструктивно-технологічних факторів на границю витривалості На величину границі витривалості зразків або деталей, що виготовляються з того або іншого матеріалу крім характеристики циклу, впливає цілий ряд різних факторів. До них ставляться форма зразка, розміри, стан поверхні, середовище, у якій відбуваються випробування, температура випробувань, режим циклічного силового впливу (тренування, паузи, перевантаження, частота навантаження й т.п.), попередня внутрішня напруженість матеріалу й ін. Для з'ясування впливу того або іншого фактора як еталон прийнято границя втоми
Вплив концентрації напружень. Найбільш важливим фактором, що знижує границю витривалості, є концентрація напружень, викликана різкою зміною перетину деталі. Концентраторами напружень на практиці є шпонкові канавки, отвори в деталі, нарізки на поверхні, малі радіуси закруглень у місцях різкої зміни розмірів перетину й т.п. Концентрація напружень, як правило, сприяє зародженню втомленостної тріщини, що, розвиваючись, призводить, зрештою, до руйнування деталі. Як показують досліди, у випадку дії змінних напружень границя витривалості з концентрацією напружень більше, ніж частка від розподілу границі витривалості гладкого зразка на теоретичний коефіцієнт концентрації напружень Така розбіжність пояснюється тим, що теоретичний коефіцієнт концентрації для нормальних напружень для дотичних напружень де Надалі всі міркування будемо вести стосовно до нормальних напружень, маючи на увазі, що для дотичних напружень все сказане залишиться в силі, тільки треба індекс « Вплив розмірів (масштабний фактор). Ефективність концентрації напружень пов'язана з абсолютними розмірами перетину деталі, а, саме, зі збільшенням розмірів деталі при збереженні її геометричної подоби, значення ефективних коефіцієнтів концентрації напруг збільшуються.
Як показують результати експериментів, при збільшенні діаметра зразка понад Підвищення ефективних коефіцієнтів концентрації з ростом розмірів деталі пов'язано зі зменшенням градієнта напружень по перетині при збільшенні розмірів. Абсолютні розміри перетинів деталі поряд із впливом на ефективність концентрації напружень впливають і на границі витривалості зразків без концентрації напружень. При цьому з ростом абсолютних розмірів перетинів границі витривалості знижуються. Відношення границі витривалості деталі розміром
Коефіцієнти впливу абсолютних розмірів перетину можна визначати й на зразках з концентрацією напружень. У цьому випадку
причому, деталь розміром Для розрахунку елементів машин з урахуванням масштабного коефіцієнта як при наявності концентраторів напружень, так і без них, існують спеціальні графіки типу наведених на рис. 17.13 (тут шкала Рис. 7. Облік масштабного фактора При діаметрах до Як показують експерименти, при збільшенні діаметра до При крутінні зниження границь витривалості з ростом розмірів деталі проявляється в такому ж ступені, як і при згині. Зниження границь витривалості з ростом абсолютних розмірів перетинів деталі можна віднести за рахунок наступних факторів: 1) зменшення механічної міцності матеріалу в міру збільшення діаметра заготівель навіть за умови дотримання їх належній термічної обробки;
2) змін властивостей поверхневого шару після механічної обробки, оскільки ці зміни виявляються різними при різних розмірах деталі; 3) неоднорідності механічних властивостей і напруженості різних зерен у зв'язку з полікристалічною структурою металу й підвищення, що випливає звідси, імовірності більше раннього усталостного руйнування з ростом розмірів деталі; цей фактор, очевидно, є головним. Падіння межі міцності з ростом розмірів особливо сильно виражено в неоднорідних металів, наприклад, у сірого чавуну: зі збільшенням розміру з 5—10 до Рис. 8. Епюри напружень при згині для зразків різних діаметрів без концентрації напружень Заштрихована зона являє собою шар, у якому напруження перевищують границю витривалості Пояснення залежності границь витривалості від розмірів перетинів, як і інших закономірностей і характеристик утоми, дають статистичні теорії утоми. Ці теорії висвітлюють питання зміни ефективних коефіцієнтів концентрації залежно від величин градієнтів напруженнь і абсолютних розмірів. Гіпотези, що пояснюють ослаблення ефективності концентрації напруженнь у порівнянні з тим, що повинно випливати з розподілу напружень у пружній області, і залежність коефіцієнтів
Опір утоми матеріалу оцінюється по границі витривалості
Коефіцієнт Якщо ефективний коефіцієнт концентрації Помітимо, що ступінь впливу концентрації напружень на границі витривалості залежить від виду напруженого стану. При циклічному крутінні, наприклад, ефективні коефіцієнти концентрації виявляються звичайно більше низькими, чим при вигині для тих самих конструктивних (рис. 9 і 10) форм. Співвідношення між коефіцієнтами при згині й крутінні, представленими на рис. 9 і 10, можна виразити наближеною формулою
Рис. 9. Ефективні коефіцієнти концентрації при згині Що стосується ефективного коефіцієнта концентрації при розтяганні-стиску (рис. 11), то його величина звичайно дорівнює або трохи перевищує коефіцієнти концентрації при згині. Рис. 10. Ефективні коефіцієнти концентрації при крутінні Рис. 11. Ефективні коефіцієнти концентрації при розтяганні Вплив стану поверхні. У більшості випадків поверхневі шари елемента конструкції, підданого дії циклічних навантажень, виявляються більше напруженими, чим внутрішні (зокрема, це має місце при згині й крутінні). Крім того, поверхня деталі майже завжди має багато дефектів, пов'язаних з якістю механічної обробки, а також з корозією внаслідок впливу навколишнього середовища. Тому втомленостні тріщини, як правило, починаються з поверхні, а погана якість останньої приводить до зниження опору утоми. Вплив стану обробленої поверхні на витривалість оцінюється коефіцієнтом Рис. 12. Вплив якості обробки поверхні Вплив якості поверхні на границю витривалості пов'язано зі змінами мікрогеометрії й станом металу в поверхневому шарі після механічної обробки. Найбільш істотно впливає на міцність наявність мікрорельєфу й наклепу поверхневого шару, його нагрівання, а також утворення залишкових напружень.
Шкідливий вплив мікронерівностей поверхні в багатьох випадках зм'якшується пластичною деформацією, викликуваної в поверхневому шарі механічною обробкою й поширюється на деяку глибину, що залежить від режимів різання й, зокрема, від величини подачі. При грубому обточуванні вона може досягати На границю витривалості істотний вплив робить корозія. Цей вплив буде різним у тому випадку, коли метал, що піддавалися корозії до випробування на утому, не піддається їй при випробуваннях, і у випадку, коли метал піддається корозії під час випробувань. В обох зазначених випадках, особливо в другому, корозія викликає різке зниження границь витривалості, що доходить до 70-80%. При цьому зниження границі витривалості при наявності корозії тим більше сильно виражено, чим вище межа міцності металу й чим більше останній схильний до корозії. Вплив корозії при розрахунку можна врахувати коефіцієнтом Причиною настільки різкого зниження витривалості внаслідок корозії є корозійні ушкодження поверхні, що викликають значну концентрацію напруг, а також ослаблення опору утворенню тріщин. Зменшити вплив стану поверхні на утому можна відповідними технологічними методами обробки, що приводять до зміцнення поверхневих шарів. До числа таких методів ставляться: наклеп поверхневого шару шляхом накатки роликом, обдування дробом і т.п.; хіміко-термічні методи - азотування, цементація, цианування; термічні - поверхневе загартування струмами високої частоти або газовим полум'ям. Рис. 13. Вплив корозії Зазначені методи обробки приводять до збільшення міцності поверхневого шару й створенню в ньому значних стискаючих залишкових напруг, що утрудняють утворення втомленої тріщини, а тому впливають на підвищення границі витривалості. При наявності концентрації напруг крім глибини шаруючи, абсолютних розмірів істотний вплив на ефект зміцнення робить рівень концентрації напруг і градієнт напруг у поверхні. Ефект зміцнення росте зі збільшенням концентрації. Вплив пауз. На границю витривалості мають вплив паузи (перерви в нагружении). При цьому в одних випадках вплив пауз незначно, в інших число циклів до руйнування збільшується за рахунок пауз на 15-20%. Збільшення числа циклів тим більше, ніж частіше паузи й чим вони длительнее (останній фактор впливає слабкіше). Вплив перевантажень. Вплив перевантажень, тобто навантажень вище границі витривалості, на величину його залежить від характеру перевантаження. При недовантаженнях (напругах нижче границі витривалості) і малих перевантаженнях до певної кількості циклів міцність підвищується, при більших перевантаженнях після певного числа циклів - знижується. Вплив тренування. Якщо прикласти до зразка напруга трохи нижче границі витривалості й потім поступово підвищувати величину змінного навантаження, то опір утоми можна значно підвищити. Це явище, називане тренуванням матеріалу, широко використовується в техніку. Зміцнення можна одержати при порівняно короткочасних тренуваннях (порядку 50 000 циклів), але сильних перевантаженнях. Досвіди показують, що якщо спочатку діє менша, а потім більше перевантаження, то витривалість матеріалу виявляється більше високої, чим у тому випадку, коли спочатку діє більша, а потім менше перевантаження. Вплив температури. З підвищенням температури границя витривалості звичайно падає, а зі зниженням її - росте як у гладких зразків, так і в зразків з концентраторами. Для сталі при температурі вище При підвищених температурах навіть при дуже великій кількості циклів крива утоми не має горизонтальної ділянки. Так, для гладких зразків навіть при 100 млн. циклів горизонтальна ділянка не спостерігається. Вплив концентрації напружень з підвищенням температури в загальному зменшується, однак для ряду сталей, очевидно, знов-таки за рахунок фізико-хімічних процесів чутливість до надрізу сплаву збільшується. При температурах порядку При зниженні температури з
|
|||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-11-11; просмотров: 222; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.129.63.13 (0.048 с.) |