15.4. Факторы, влияющие на предел выносливости

Предел выносливости зависит не только от физических свойств материала, элемента конструкции или детали, вида нагружения, цикличности напряжений, но и от геометрической формы, линейных размеров, качества обработки поверхности, способов поверхностного упрочнения [2,стр. 544-566].

Определение коэффициентов запаса при совместном действии циклических напряжений изгиба и кручения.

Валы приводов, коленчатые валы и п.т. при работе испытывают совместное действие циклических напряжений изгиба и кручения. При проверочном расчете таких деталей определяются коэффициенты запаса (n_)от действия изгиба и (n_)от действия кручения, а затем полный коэффициент запаса по формулам:

, где n_ = , n_ =

_-1, _-1 – пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения, МПа

_, _ - амплитуды циклов изгиба и кручения, МПа

_, _ - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла (табличные величины, см. табл. 9);

k_Д, k_Д – действительные коэффициенты концентраций напряжений; [2], стр. 650… 658.

_m, _m – средние напряжения циклов, МПа.

Таблица 9.

Коэффициент	-1, МПа
	320…600	600…750	750…1150	1050…1200
	0	0,05	0,1	0,2
	0	0	0,05	0,1

Вопросы к 15

1. Циклы и параметры циклов.

2. Что называют пределом выносливости?

3. Каково соотношение пределов выносливости при различных циклах нагружения?

4. Влияние размеров, формы, шероховатости на величину предела выносливости .

5. Концентраторы напряжений. Как они влияют на предел выносливости?

6. Как влияет на коэффициент запаса совместное действие изгиба и кручения?

Тесты к 15

15.1. Предел выносливости характеризует:

а) число циклов, которое выдерживает материал;

б) прочность материала при циклическом нагружении;

в) характер усталостного нагружения.

15.2. Самый опасный цикл нагружений симметричный.

а) да;

б) нет;

в) пульсационный.

15.3. От характера изменения напряжений внутри цикла предел усталости не зависит.

а) незначительно;

б) да;

в) нет;

15.4. Предел выносливости зависит от:

а) концентрации напряжений;

б) формы и размеров детали;

в) вида цикла и его параметров, геометрической формы и размеров, состояния поверхности и концентраторов напряжений.

Литература

[2, стр. 544-568]; [5, стр. 381-412]; [6, стр. 252-266].

16. Примеры решения задач Задача 1

Для заданной схемы нагружения стержня постоянного сечения ( рис. 1-пр) F=5,0 кН

1) – построить эпюры внутренних сил;

- построить в общем виде эпюры напряжений;

- определить опасный участок;

- из условия прочности (_max = ) = 120 МПа определить размер сечения;

- определить напряжения на участках стержня и построить эпюры напряжений стержня.

2) определить размеры равнопрочного стержня и экономию материала при равнопрочном стержне.

Рис.1-пр

Решение:

1. Разбиваем стержень на три участка: A׳B, BC, CD.

2. Определяем внутренние силы на каждом участке стержня.

N₁ = N_(AB) =F = 5,0 kH

N₂ = N_(BC) = F-1,5F = -2,5 kH

N₃ = N_(CD) = F-1,5F+1,2F = 0,7F = 3,5kH

3. Определяем напряжения на каждом участке.

₍₁₎ =

_(II) =

_(III) =

4. Определяем опасный участок.

Опасный участок АВ, где действует сила N₁=N_max=F=5,0 kH

5. Из условия прочности определим площадь сечения.

Принимаем А= 50 мм²

6. Определяем численные значения напряжений

₍₁₎=

₍₂₎=

₍₃₎=

По полученным данным строим эпюру напряжений

7. Определяем перемещения на участках стержня

Е- модуль продольной упругости, Е= 210⁵ МПа (для стали)

По полученным данным строим эпюру перемещений.

8. По полученным данным определяем размеры сечений равнопрочного стержня, у которого напряжения на каждом участке _i=, i = 1,2,3.

9. Определяем экономию материала в равнопрочном стержне.

Вес стержня с постоянным сечением,  - удельный вес.

Вес равнопрочного стержня.