10. По какой формуле вычисляется предел выносливости детали при симметричном цикле?

Совместное влияние перечисленных выше трех факторов учитывается общим коэффициентом снижения предела выносливости при симметричном цикле:

(или ).

Поэтому предел выносливости деталипри симметричном цикле будет равен:

(или ).

11. Как выглядит диаграмма предельных амплитуд?

Детали машин в процессе эксплуатации испытывают напряжения, изменяющиеся во времени по самым разнообразным циклам, характеризуемым коэффициентом асимметрии R.Для каждого такого цикла, в принципе, необходимо определить свой предел выносливости материала.

В диапазоне от симметричного цикла до постоянного цикла (простого растяжения) укладывается бесконечное количество самых разнообразных циклов. Кроме того, опытное определение для каждого возможного цикла требует большого количества образцов и длительного времени испытаний. Поэтому в лабораторных условиях решить эту задачу практически невозможно.

Вследствие перечисленных причин по ограниченномучислу опытов строится так называемаядиаграммапредельных амплитуд(рис. 14.4).

Будем в дальнейшем называтьпредельным циклом такой цикл, у которого максимальное напряжениеравно пределу выносливости цикла. По оси ординат диаграммы (рис. 14.4) откладывают значениеамплитудногонапряжения, а по оси абсцисс – значениесреднегонапряженияпредельного цикла. Каждая пара напряженийиопределяет соответствующийпредельный цикл, который изображается на диаграмметочкой. ТочкаAсоответствуетсимметричномупредельному циклу. Ее ордината –, а абсцисса –. ТочкаB, имеющая координаты,, характеризует предельныйпостоянныйцикл дляхрупкогоматериала, а точкас координатами,– предельныйпостоянныйцикл дляпластичногоматериала. ТочкаCотвечает предельномуотнулевомуциклу. Для нее.

Таким образом, кривая AСBхарактеризуетпредельные циклы для хрупких материалов, а кривая – для пластичных. Точки, расположенные ниже этих кривых (внутри диаграммы), представляют собойбезопасныециклы, то есть циклы, не приводящие к разрушению образца.

12. Как производится расчет на усталость?

В расчетах на усталость прочность детали принято оценивать по значению расчетного коэффициента запасаn, который сравнивается со значениемдопускаемогокоэффициента запаса прочности, установленного соответствующими нормами. Условие прочности при такомпроверочномрасчете записывается в виде:.

При симметричномцикле расчетный коэффициент запаса прочности определяется как отношениепредельногонапряжения красчетному.

При расчете на усталость понятие предельного напряжения относится не к материалу, а к конкретной детали.

Еще раз напомним, что предел выносливости детали при симметричном цикле существенно отличается от соответствующего предела выносливости стандартного образца, который обычнорассматривается как механическая характеристика материала.

Таким образом, расчетный коэффициент запаса при симметричномцикле определяется по формуле:

.

Формула для коэффициента запаса при кручении аналогична.

При асимметричном(несимметричном) цикле расчетный коэффициент запаса прочности определяется по формуле:

,

где коэффициент .

Важно отметить, что влияние факторов, снижающих предел выносливости, сказывается только на предельных амплитудныхнапряжениях циклаи не отражается на предельныхсреднихнапряжениях.

Коэффициент запаса nдля асимметричного цикла может быть определен и непосредственно по диаграмме предельных амплитуд.

Сначала определяется коэффициент запаса не для реальной детали, а для гладкого стандартного образца . Для этого отметим точкуM(см. рис. 14.4) с координатамии, характеризующими амплитудное и среднее напряжениязаданногорабочегоцикла. Соединим эту точку прямой линией с началом координат. Продолжим полученный отрезокОМдо пересечения с кривойAСB(или ). Полученная таким образом точкаNсоответствует предельному циклу. Тогда коэффициент запасаnдля стандартного образца будет равен:.

Для оценки прочности детали еще необходимо учесть, что ее предел выносливости зависит от размеров детали, состояния ее поверхности и наличия концентраторов напряжений.

В случае возникновения в опасной точке детали плоского напряженного состояния, например при совместном изгибе и кручении, общий расчетный коэффициент запаса прочности n определяется из формулы:

,

где – расчетный коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям, а– по касательным напряжениям.