1. Концентрация напряжений.

Резкие изменения формы детали‚ отверстия‚ выточки‚ надрезы и т.п. значительно снижают предел выносливости по сравнению с пределом выносливости для гладких цилиндрических образцов.

Это снижение учитывается эффективным коэффициентом концентрации напряжений‚ который устанавливается экспериментально‚ и обозначается k_σ, k_τ. Значения k_σ, k_τ при изгибе‚ кручении‚ растяжении в зависимости от материала приводятся в справочнике.

Если σ_-1 – предел выносливости материала‚ δ_-1к – предел выносливости детали‚ имеющей концентратор напряжений‚ то

k_σ= σ_-1/ σ_-1к

В случае касательных напряжений k_σ=τ_-1/τ_-1k.

Если известно значение теоретического коэффициента концентрации напряжений α_σ‚ а также коэффициента чувствительности q материала к местным напряжениям‚ то

k_σ=1+q(α_σ-1)

2.Влияние абсолютных размеров детали.

При действии повторно – переменных напряжений увеличение абсолютных размеров деталей приводит к уменьшению предела выносливости.

Отношение предела выносливости детали размером d к пределу выносливости лабораторного образца подобной формы‚ имеющего стандартные размеры d₀=6÷12 мм называют коэффициентом влиянием абсолютных размеров сечения (или масштабным коэффициентом):

ε_мσ= ε_мτ=

Где σ_-1q‚ τ_-1q - предел выносливости детали‚

σ_-1‚ τ_-1 – предел выносливости материала.

Значение ε_мτ обычно принимают равным ε_мσ. В справочной литературе приводятся данные об изменении ε_мσ в зависимости от d и материала. В случае отсутствия этих данных можно использовать эмпирические формулы :

При d≤150 мм ε_м=1-0‚154lg

При d>150 мм ε_м= 0‚8.

3.Влияние состояния поверхности

Практика показывает‚ что чем лучше обработана поверхность детали‚ тем лучше она сопротивляется повторно – переменным нагрузкам. Объясняется это тем‚ что шероховатость у поверхности детали является концентратом напряжений‚ а также тем‚ что наибольшие напряжения действуют на поверхности детали.

Для оценки влияния качества поверхности на предел выносливости вводится коэффициент ε_nσ‚ ε_nτ качества поверхности‚ равный отношению предела выносливости детали с заданной поверхностью к пределу выносливости такого же образца с тщательно полированной поверхностью:

ε_nσ= ε_nτ

Ориентировочно можно принимать ε_nδ= ε_nτ. В справочниках приводятся графики значений ε_n в зависимости от предела прочности σ_в и вида обработки поверхности. Следует отметить, что 1)легированная сталь требует особо тщательной обработки‚ 2)цветные металлы и чугун мало чувствительны к обработке поверхности. Повышения коэффициента ε_n можно достичь используя различные способы поверхностного упрочнения (наклеп‚ цементация‚ азотирование‚ поверхностная закалка токами высокой частоты). При этом удается в 2-3 раза повысить усталостную прочность детали. При изготовлении деталей‚ работающих в условиях повторно – переменных нагрузок можно рекомендовать:

1. применять возможно более однородные материалы с мелкозернистой структурой‚ без внутренних очагов концентраций‚

2. выбирать форму деталей так‚ чтобы избежать концентраций напряжений. Переход от одного размера сечения к другому нужно осуществлять по плавным переходным кривым‚ использовать разгружающие надрезы – деконцентраторы напряжений‚

3. тщательно обрабатывать поверхность детали‚ устраняя малейшие царапины‚

4. применять специальные методы повышения выносливости детали ( упрочнение поверхности‚ кратковременное действие повышенных нагрузок ).