3.Кривая усталости при симметричном цикле. Предел выносливости Испытания в условиях симметричного цикла при чистом изгибе
(10 цилиндрических образцов
мм с полированной поверхностью)
Образец 1 зажат во вращающихся цангах 2 и 3. Усилие передается от груза, подвешенного на серьгах 4 и 5. Счетчик 6 фиксирует число оборотов образца. Когда образец ломается, происходит автоматическое отключение двигателя 7 от контакта 8.
Базовое число циклов,
называется базой испытаний |
N |
|
до которого ведется испытание,
баз .
Принято считать, что если образец не разрушился за не разрушится никогда.
= 108 (цветные металлы и закаленные стали)
Наибольшее значение максимального напряжения цикла, при котором образец не разрушается до базы испытаний, называется
пределом выносливости.
Предел выносливости обозначается
коэффициенту асимметрии цикла.
Для симметричного цикла: 1
, где индекс r соответствует
Для предела выносливости часто используют эмпирические зависимости
(углеродистые стали – 0,4; легированные – 0,5)
|
(0,25...0,5) |
(цветные металлы) |
1 |
вр |
При циклически изменяющихся касательных напряжений при кручении:
|
1 |
0,6 |
1 |
(обычные стали) |
|
|
|
1 |
0,8 |
1 |
(высоколегированная сталь, чугун) |
|
|
Эти эмпирические зависимости получены только для определенных материалов и для определенных условий испытаний. Кроме того, что предел выносливости зависит от материала, он зависит еще и от вида нагружения.
Данные по пределу выносливости некоторых материалов
Материал
Сталь низкоуглеродистая
Сталь 30 незакаленная
Сталь 45 незакаленная
Сталь З0ХГСА закаленная
Чугун серый
Алюминиевый сплав АМЦ (термообработанный)
Органическое стекло
|
,МПа |
,МПа |
|
тр |
вр |
|
180 |
320–420 |
|
280 |
480–600 |
|
340 |
600–750 |
|
1500 |
1700 |
|
– |
210 |
35–176 |
100–190 |
|
– |
75 |
(изгиб)
160–220
200–270
250–340
700
100
49–70
20–25
80-–120
110–140
150–200
400
80
–
–
4. Диаграмма предельных амплитуд
Диаграмма предельных амплитуд показывает, при каких комбинациях
|
m |
и |
|
a |
образец выдержит базовое число циклов |
N |
баз , а при каких – нет. |
|
|
|
Она применяется для расчета циклической прочности образцов.
Построение диаграммы предельных амплитуд является достаточно трудоемким и её схематизируют двумя прямыми АС и ВС.
Точка А соответствует испытанию образцов при симметричном цикле.
Точка В соответствует пределу прочности при растяжении.
45
Левая часть диаграммы – прямая, проходящая через точку А с угловым
|
|
|
|
|
коэффициентом tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1...0, 2 |
(углеродистые стали), |
|
|
0, 2...0,3 |
(легированные стали) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05...0,1 |
(углеродистые стали), |
|
|
0,1...0,15 |
(легированные стали) |
|
|
|
|
|
|
|
45
Правая часть диаграммы аппроксимируется прямой, проходящей через точку
В и составляющей угол 45° с координатными осями |
|
m |
и |
|
a . |
|
|
То есть для ее точек выполняется условие |
|
|
m |
а |
|
Ее смысл: max m а вр , т.е. максимальное напряжение
превышать предела прочности.
Диаграмма предельных амплитуд построена для образцов, и
отображает только выносливость материала.
Расчет циклической прочности деталей, в отличие от образцов содержит в себе ряд специфических особенностей.
Опыты показывают, что наибольшее влияние на выносливость деталей помимо материала оказывают:
1.Форма детали (наличие концентраторов напряжений)
2.Размеры детали (чем больше – тем хуже)
3.Обработка поверхности
К.т.н., доцент Елена Геннадьевна Алексеева
