7.14.4.Эксплуатационные факторы

1. Коррозия – вызывает образование каверн и канавок, т.е. повышает шероховатость поверхности и снижает предел выносливости.

2. Температура – если не происходит физико-химических процессов, то повышение температуры снижает предел выносливости.

3. Частота нагружения влияет незначительно, однако при больших частотах возможен нагрев изделия и снижение предела выносливости.

7.14.5.Совместное влияние всех факторов

Совместное влияние всех факторов учитывается коэффициентом снижения предела выносливости, который можно определить по формулам:

,

.

7.15.Расчет на прочность при переменном изгибе и кручении

Вернемся к диаграмме предельных амплитуд.

Область OABC является областью допустимых режимов работы для образца. Для реального изделия из-за влияния концентрации напряжений, масштабного фактора и состояния поверхности амплитуды предельных циклов уменьшаются, и областью допустимых режимов является OA₁B₁C.

Пусть известны предел текучести материала s_т, его предел выносливости при симметричном цикле s_–1 и коэффициент чувствительности к асимметрии цикла y_s. Определим коэффициенты запаса по выносливости n_s и текучести n_т при переменном изгибе элемента конструкции с коэффициентом снижения предела выносливости и характеристиками рабочего цикла , .

Коэффициент запаса по текучести, очевидно, равен:

.

Для определения коэффициента запаса по выносливости нанесем на диаграмму рабочую точку с координатами , (точка D). Проведем из начала координат луч через эту точку до пересечения с линией диаграммы. Точка пересечения (E) характеризует предельный цикл. Определим искомый коэффициент запаса в виде

,

или, из подобия треугольников,

.

Найдем координату .

Уравнение прямой, проходящей через точки O и E:

.

Уравнение предельной прямой A₁B₁:

.

Для точки пересечения можно записать:

,

откуда

,

.

Окончательно, коэффициент запаса по выносливости

.

Аналогично, при переменном кручении коэффициент запаса по выносливости равен

.

7.16.Расчет на циклическую прочность в условиях сложного напряженного состояния Теоретический подход

Запишем условие прочности в амплитудах по IV теории предельного состояния:

, (10.1)

где n_у – коэффициент запаса прочности по усталости.

Эмпирический подход

В соответствии с этим подходом производятся опыты при совместном действии изгиба и кручения с определением предельных амплитуд.

Установлено, что в координатах – экспериментальные данные описываются уравнением дуги эллипса:

. (10.2)

Умножим каждое слагаемое на s_–1 и возьмем квадратный корень из левой и правой части:

.

Чтобы записать условие прочности, перейдем в левой части от предельных амплитуд к рабочим, а правую часть разделим на коэффициент запаса:

. (10.3)

Очевидно, что при , как это наблюдается на практике, уравнения (10.1) и (10.3) эквивалентны друг другу.

Определим коэффициент запаса прочности по выносливости из уравнения (10.3 ). Поскольку

, а , то

,

откуда

- формула Гафа-Полларда.

Условие прочности можно записать в виде:

,

где [n_у] – нормативный коэффициент запаса, назначаемый из следующих соображений:

[n_у] = 1,3…1,4 при повышенной точности определения усилий, однородном материале, качественной обработке.

[n_у] = 1,4…1,7 при обычной точности определения усилий, умеренно однородном материале.

[n_у] = 1,7…3,0 при пониженной точности определения усилий, пониженно однородном материале.