Вопросы для самоконтроля

1.Почему в случае одновременного действия изгиба и кручения оценку прочности производят, применяя гипотезы прочности?

2.Приведите примеры деталей, работающих на изгиб с кручением.

3.Какие точки поперечного сечения являются опасными, если брус круглого поперечного сечения работает на изгиб с кручением?

Тема 2.8 Сопротивление усталости

Студент должен:

иметь представление:

—об усталости материалов;

—о кривой усталости и пределе выносливости; знать:

—характер усталости разрушений;

—факторы, влияющие на сопротивление усталости;

—основы расчета на прочность при переменном напряжении; уметь:

—выполнять расчеты на усталость для случаев одноосного и упрощенного плоского напряженного состояния.

Циклы напряжений, усталостное разрушение, его причины и характер. Кривая усталости, предел выносливости. Факторы, влияющие на величину предела выносливости. Коэффициент запаса.

Литература 4, с. 11... 19; 2, с. 285...302

Методические указания

Элементы конструкций и машин часто работают при периодически меняющихся (по величине и даже по знаку) напряжениях. В подобных условиях находятся, например, оси вагонов, рельсы, рессоры, поршневые штоки, валы и многие другие детали машин. При переменных напряжениях, как показывают практика и специальные исследования, прочность конструкций ниже, чем при статических напряжениях.

Снижение прочности материала при действии на него многократно меняющихся нагрузок носит название усталости материала.

Исследования процесса разрушения от переменных напряжений показали, что при этом в материале возникает микротрещина, которая постепенно проникает в глубь изделия. Переменные напряжения способствуют быстрому развитию трещины, так как во время работы края ее то сближаются, то расходятся. По мере развития трещин усталости поперечное сечение ослабляется все сильнее и в некоторый момент ослабление достигает такой величины, что случайный толчок или удар вызывает мгновенное хрупкое разрушение.

Трещины усталости в изделии, как правило, имен т местный характер и не затрагивают материала конструкции в целом. Тем не менее, во многих случаях развитие трещин усталости — очень опасное явление, которое может привести к серьезной катастрофе. Так, трещины усталости могут вызвать излом оси железнодорожного вагона и быть причиной железнодорожной катастрофы. Поэтому необходимо разработать такие методы расчета, которые обеспечивали бы безопасную работу при переменных напряжениях. Особенно это важно в машиностроении.

Здесь следует обратить внимание на то, что обычно расчеты на усталость проводятся не как проектные (определение размеров сечения детали), а как проверочные. Объясняется это тем, что допускаемое напряжение не может быть установлено заранее достаточно точно, так как зависит не только от материала детали, но и от ряда ее конструктивных особенностей (размеров, качества обработки поверхности, наличия концентратов напряжений).

Вопросы для самоконтроля

1.Как называется механическая характеристика материала, определяющая его сопротивление переменным напряжениям?

2.Какой цикл изменения напряжений с точки зрения прочности более опасен: симметричный или от нулевой?

3.Что такое концентрация напряжений?

4.Какие факторы влияют на снижение предела выносливости?

5.Как определяется коэффициент запаса прочности вала, работающего на изгиб с кручением при переменных напряжениях?