Ф едеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра “Прикладная механика, динамика и прочность машин”

Курсовая работа

по конструкционной прочности

“ЗАКОНОМЕРНОСТИ МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ”

Ф-587.63.00.ПЗ

Выполнил: студент гр. Ф-587

Голодов А.О.

Проверил: Порошин В.Б.

« » 2009 г.

Челябинск, 2009

Реферат

К урсовая работа «Закономерности малоцикловой усталости» общим объемом 48 листов, содержит 37 страниц текста, 9 рисунков и 13 таблиц. Библиография включает 3 наименования.

СПЛАВ ХН73МБТ (ЭИ698), СТЕПЕННАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ДИАГРАММЫ СТАТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ, ЦИКЛИЧЕСКАЯ КРИВАЯ, СИММЕТРИЧНЫЙ ЦИКЛ, ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ЦИКЛ, ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ КОЭФФИЦИЕНТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ, МАЛОЦИКЛОАЯ УСТАЛОСТЬ, ДОЛГОВЕЧНОСТЬ, ФОРМУЛА НЕЙБЕРА, «УРАВНЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ НАКЛОНОВ» МЭНСОНА-ЛЭНДЖЕРА, ПЛОСКИЙ СТЕРЖЕНЬ С ГАЛТЕЛЬНЫМ ПЕРЕХОДОМ МЕЖДУ УЧАСТКАМИ.

В данной работе для жаропрочного сплава ХН73МБТ (ЭИ698) определены параметры функций, аппроксимирующих кривую статического деформирования, циклических кривых в симметричном и пульсационном циклах.

По Нормам прочности АЭУ найдена предельная величина напряжений для сплава ХН73МБТ (ЭИ698) при нормальных условиях эксплуатации.

Определен теоретический коэффициент концентрации напряжений одновременного действия нормальной силы и изгибающего момента на стержень прямоугольного сечения с галтельным переходом.

Для расчета числа циклов до появления трещины усталости в элементе конструкции в симметричном и пульсационном циклах использовался подход Нейбера.

В симметричном цикле с помощью кривой малоцикловой усталости по Мэнсону-Лэнджеру определена амплитуда номинального напряжения, отвечающая долговечности циклов и коэффициенту запаса по долговечности равному .

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 6

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА ХН73МБТ (ЭИ698) 9

3 АППРОКСИМАЦИЯ СТЕПЕННОЙ ФУКЦИЕЙ КРИВОЙ СТАТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ЦИКЛИЧЕСКИХ КРИВЫХ 15

3.1 Определение параметров кривой статического деформирования 15

3.2 Определение параметров циклической кривой в симметричном цикле 18

3.3 Определение параметров циклической кривой в пульсационном цикле 21

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПО КРИТЕРИЯМ СТАТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ 26

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ 32

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ В СИММЕТРИЧНОМ И ПУЛЬСАЦИОННОМ ЦИКЛАХ 35

6.1 Определение долговечности в симметричном цикле 37

6.2 Определение долговечности в пульсационном цикле 39

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУДЫ НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В СИММЕТРИЧНОМ ЦИКЛЕ ПО ФОРМУЛЕ МЭНСОНА-ЛЭНДЖЕРА 42

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 48

Введение

Многие детали конструкций в процессе работы испытывают напряжения, циклически меняющиеся во времени. При переменных напряжениях после некоторого числа циклов может наступить разрушение детали, в то время как при том же неизменном во времени напряжении разрушения не происходит.

В связи с этим необходимо провести расчеты воздействия циклического нагружения на конструкцию. При этом возникают следующие проблемы:

1. произвести расчеты на прочность, чтобы оценить долговечность конструкции;

2. усталостные характеристики материала не могут быть получены из других механических свойств; их необходимо определить непосредственно во время испытаний;

3. для подтверждения требуемой долговечности обычно необходимо проведение натурных испытаний;

4. часто материалы и конфигурация конструкции должны подбираться из условий обеспечения медленного распространения трещин и возможности обнаружения трещин до достижения ими опасных размеров. Это необходимо для того, чтобы в случае разрушения какого-либо элемента конструкции, вся конструкция в целом оставалась работоспособной и могла выдерживать нагрузки в течение некоторого времени.

Исследования усталостных повреждений позволили сделать вывод, что усталость охватывает две области циклического деформирования. Это область многоцикловой усталости (малые нагрузки и большое число циклов до разрушения – 10⁵ – 10⁷ циклов) и малоцикловой усталости (характеризуется большими нагрузками и малым числом циклов до разрушения – 10⁴ – 10⁵ циклов).

Часто в инженерных расчетах встречаются случаи, когда малоцикловая усталость приобретает существенное значение. Например, для ряда элементов конструкции (лопатки ротора авиационных газовых турбин, топливные элементы и баки ядерных реакторов) большие механические нагрузки и температурные перепады способствуют накоплению значительных повреждений после нескольких сотен или тысяч циклов с повышенными амплитудами в течение всего срока эксплуатации. Даже в тех случаях, когда действующие нагрузки малы, материал в вершинах вырезов или выточек будет локально пластически деформироваться. Для оценки долговечности таких элементов конструкций большое значение имеют методы расчета малоцикловой усталости.

В данной работе определяется число циклов до появления трещины в элементе конструкции (с концентратором напряжений геометрического характера) при использовании основных закономерностей малоцикловой усталости.