74. Изложите методику расчета на усталостную прочность (расчет на долговечность)

1. Определяют вид нагружения детали-изгиб, растяжение-сжатие

(это нормальные напряжения σ) , кручение (напряжения кручения t)

2. Строят расчетную схему и наносят силы и размеры

3.Определяют характер изменения нагрузки (симметричная, ассиметричная , пульсирующая и др.)

4. Определяют расчетный режим работы двигателя

5. Рассчитывают показатели характеристики цикла

σ_max (τ), σ_min , σ_a ,

σ_m = (σ_max + σ_min ) /2 ,

σ_a = (σ_max - σ_min ) /2

6. Рассчитывают коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям (nσ) или по напряжениям кручения (nt)

7.Сравнивают полученные коэффициенты с допустимыми (определяются по среднестатистическим данным). Если полученный (nσ) или (nt) больше среднестатистических – деталь выдержит нагрузки в течении длительного времени

Уста́лостная про́чность (уста́лостная долгове́чность) — свойство материала не разрушаться с течением времени под действием изменяющихся рабочих нагрузок.

В большинстве случаев это циклические нагрузки. Разрушение происходит из-за появления микроразрушений, их накопления, затем объединения в одно макроразрушение. Накопление микроповреждений образно называют «усталостью», а усталостная прочность тогда есть способность материала не «уставать» и держать нагрузку. Для каждого материала существует так называемый предел усталостной прочности, который значительно меньше его предела прочности. Предел усталостной прочности предполагает возможность выдерживать нагрузки бесконечное число циклов, что в жизни конечно же недостижимо, однако усталостная кривая для максимально допустимых напряжений, после прохождения предела усталостной прочности значительно выпрямляется. На усталостную прочность влияют не только число циклов и величина действующей нагрузки, но и амплитуда напряжений в материале, возникающая в результате действующей переменной во времени нагрузки. Таким образом, в некоторых случаях, для определения усталостной прочности необходимо брать амплитуду изменения напряжения, а не максимально зафиксированное напряжение по модулю.

Одним из основных факторов, которые необходимо учитывать при практических расчетах на усталостную прочность, является фактор местных напряжений.Основным показателем местных напряжений является теоретический коэффициент концентрации напряжений:

где — наибольшее местное напряжение, а —так называемое номинальное напряжение. Это — то напряжение, которое определяется по формулам сопротивления материалов без учета эффекта концентрации. Обычно подсчет ведется по наиболее ослабленному сечению детали.

   Величина теоретического коэффициента концентрации определена для большинства встречающихся на практике типовых конструктивных элементов.   Данные по величине приводятся в виде таблиц; в справочной литературе по машиностроению.

Коэффициент запаса усталостной прочности и его определение

   Построим диаграмму усталостной прочности и нанесем на ней рабочую точку цикла. Диаграмма строится, как это было показано выше, на основе заданных механических характеристик материала , и , а рабочая точка определяется по номинальным значениям напряжений цикла и . С учетом поправки на концентрацию напряжений, на поверхностный и масштабный факторы координаты рабочей точки примут значения и (рис. 9).    Условимся под запасом усталостной прочности понимать отношение отрезка ОВ к отрезку ОА (см. рис. 9)

рис 9

   Это отношение характеризует степень близости рабочих условий к предельным для данного материала. В частном случае, когда напряжения не меняются во времени ( = 0), данное определение запаса прочности совпадает с обычным.

   При подсчете запаса прочности можно прибегать к графическому построению диаграммы усталостной прочности и глазомерной оценке соотношения между отрезками. Точность такого определения остается в пределах точности определения исходных величин и последующих поправок.

   В большинстве случаев для определения n предпочитают пользоваться расчетными формулами. Они получаются из геометрических соотношений отрезков, показанных на рис. 9.

75

76