Усталостнаяпрочность.Факторы,оказывающиевлияниенавеличинупределавыносливости.Определениекоэффициентовзапасапрочности.

От40до50%деталей,работающихпридинамическихнагрузках,выходятизстрояиз-занедостаточнойусталостнойпрочности.Поэтомуоченьважнооценить,какие–жефакторывлияютнаусталость.Этополучаетсяпутёмопределениямеханическиххарактеристик,т.е.еслимеханическиехарактеристикипристатикеполучаютсяиздиаграммрастяжения,томеханическиехарактеристикиусталостиопределяютсяпутёмпостроениякривыхвыносливости.

Изкривойвыносливостиможнополучитьосновнуюмеханическуюхарактеристику,котораяобозначаетсякак_иназываетсяпределомвыносливости.Запределвыносливостипринимаетсятакоенапряжение,прикоторомобразецнеразрушаетсяприлюбомчислецикловнагружений.

Запредельноечислоцикловнагруженийпринимаетсяучёрныхметаллов^циклов,уцветных-^циклов.

Факторы,оказывающиевлияниенавеличинупределавыносливости.

1).Однимизсамыхосновныхфакторов,откоторыхзависитусталость,является

концентрациянапряжений.Вкачествеконцентраторовмогутбыть:

(a)Отверстияипрорези

(b)Трещиныиликанавки

(c)Рёбра,вставкиипереходы

(d)Острыепереходытолщин

(e)Шероховатостиповерхности

(f)Утолщения

(g)Углы

Указанныеконструктивныеэлементыневызываютконцентрацийприотсутствиивтелевнутреннихусилий(напряжений).

_номинальноенапряжение,определённойпоклассическимзаконамсопромата;

^{максимальныенапряжения,возникающиевзонеконцентрации.}

^{Количественноконцентрациянапряженийоцениваетсякоэффициентамиконцентраций.}

Различаюттеоретическийиэффективныйкоэффициентыконцентрациинапряжений:

Теоретическийкоэффициентопределяется:₌ .

Эффективный:

,т.е.этоткоэффициентконцентрациинапряжений

определяетсякакотношениепределавыносливостиобразцабезконцентраторакпределувыносливостиобразцасконцентратораминапряжений.

Дваэтикоэффициентасвязаныследующимизависимостями:_,

где

_-этокоэффициентчувствительностиматериалакконцентрациинапряжений–

величинатабличная.

2).Абсолютныеразмерыдеталей:

Экспериментальноустановлено,чтосувеличениемразмеровдеталипределвыносливостиуменьшается.Этосвязаностем,чточембольшеразмерпоперечногосечениядетали,тембольшевероятностьпоявлениявнейразныхконцентраторов.Всёэтоучитывается

масштабнымфактором:

–этоотношениепределавыносливостиобразца

данногоразмеракпределувыносливостиобразцаэталонногодиаметра.

3).Качествообработкиповерхности:

Практическимисследованиемустановлено,чточемлучшеобработанаповерхностьдетали,темвышееёусталостнаяпрочность.Однако,приэтомследуетучитыватьиэкономическиепараметры:повышениечистотыобработкина1классдаётувеличениестоимостиобработкина10–15%.

_{Количественнокачествообработкиповерхностиоцениваетсякоэффициентомβ=.}

Т.е.этоотношениепределавыносливостиобразцаданнойшероховатостикпределувыносливостиполированногообразца.Втехникечистотуобработкиповерхностиможноповыситьследующимобразом:

1).Путёмсрезанеровностей(чистовоеточение,шлифовка,полировка).

2).Путёмприкаткинеровностей(поверхностноеупрочнение).

Еслиобрабатываетсятакимобразомизделие,методназываетсяформованием:прикаткауплотняет,создаётнаповерхностиполезныеначальныенапряжениянасжатиеитемсамымувеличиваетпрочностьдеталина10–20%.Втомслучае,еслипроводитсярасчёт

деталейнаусталость,товопасномсеченииопределяетсякоэффициентзапасыпрочности.

Втомслучае,если: .

Есливсеченииестькасательныенапряжения,тоопределяетсязапаспрочностипо

касательнымнапряжениям: .

Еслижедействуютитеидругиенапряжения,тоопределяетсярезультирующий

коэффициентзапасапрочности:n=

^[].

√

^[]–допускаемыйкоэффициентзапасапрочности. ^2,5[].

^{Онзависитотточностисоставлениярасчётнойсхемы,точностисамихрасчётов,атакже}

опытапредыдущейэксплуатации.Занижениекоэффициентазапасапрочностиможетпривестикразрушениюдетали,ачрезмерноезавышениекоэффициентаприводиткувеличениюметаллоёмкости,аследовательно,икувеличениюстоимости.

_–коэффициентычувствительностиматериалакасимметриицикланагружения

–величинатабличная.

Практическиемерыповышениясопротивленияусталости:

1).Применятьболееоднородныематериалысмелкозернистойструктурой,свободныеотвнутреннихочаговконцентрациинапряжений(трещин,газовыхпузырьков,неметаллическихвключенийит.п.).

2).Придаватьдеталямтакиеочертания,прикоторыхбылабыуменьшенаконцентрациянапряжений,неследуетдопускатьпереходаотодногоразмеракдругомубезспециальныхпереходныхкривых.Иногданадеталидопускаетсяприменятьспециальныенадрезы,которыеназываютсядеконцентратораминапряжений.

3).Тщательнообрабатыватьповерхностидеталей,недопускаяглубокихцарапин.

4).Применятьметодыповерхностногоупрочнения(наклёп)–сегопомощьюможноувеличитьсрокслужбыдеталив2–3раза.

Вопрос№25.