Руководство пользователя T-FLEX Анализ

АНАЛИЗ УСТАЛОСТИ

Некоторые детали машин, механизмов, а также элементы сооружений в процессе эксплуатации подвергаются действию нагрузок, меняющихся во времени. Сопротивление материалов действию таких нагрузок существенно отличается от сопротивления тех же материалов статическому и ударному действию нагрузок.

Для изучения прочности материала при действии переменных нагрузок в T-FLEX Анализ используется модуль Анализ усталости.

Усталостью материала называется процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящих к образованию трещины, ее развитию и окончательному разрушению изделия.

Цикл напряжений. Основные характеристики

После некоторого числа повторных нагружений (или циклов напряжений) может наступить окончательное разрушение детали, в то время как при той же неизменной во времени нагрузке разрушения не происходит.

Число циклов напряжений до момента разрушения зависит от величины σa (амплитуда напряжений)

и меняется в широких пределах. При больших напряжениях для разрушения бывает достаточно 5-10 циклов. При меньших напряжениях деталь выдерживает миллионы и миллиарды циклов, а при еще меньших - способна работать неограниченно долго.

Различают максимальное σmax и минимальное σmin напряжения цикла, под которыми понимают наибольшее и наименьшее по алгебраической величине напряжения цикла. В качестве среднего

напряжений цикла, т.е. 2σa =σmax −σmin .

Цикл, в котором максимальное и минимальное напряжения по абсолютной величине различны,

называется асимметричным.

Частным случаем асимметричного цикла является пульсационный цикл, у которого минимальное напряжение цикла равно нулю: σmin = 0 .

Симметричным называется цикл, в котором максимальное и минимальное напряжения равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку.

Для характеристики степени асимметрии цикла напряжений вводится коэффициент асимметрии цикла, под которым понимается отношение минимального напряжения цикла к максимальному:

R = σmin . σmax

140

Анализ усталости

Пульсационный цикл (R= 0)

141

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

Кривая усталости

Кривая усталости представляет собой экспериментальную кривую, построенную по совокупности точек, абсцисса каждой из которых равна числу циклов до разрушения N, а ордината – пределу усталости при заданном числе циклов нагружения.

Предел усталости – это наибольшее по модулю значение напряжения, которое не вызывает разрушения материала. Предел усталости зависит от коэффициента асимметрии цикла и

обозначается σR . Наименьшее значение предел усталости принимает при симметричном цикле.

Кривая усталости отображает закономерность, по которой с увеличением числа циклов уменьшается максимальное напряжение при котором происходит разрушение материала.

После определенного числа циклов ординаты σ кривой усталости практически перестают изменяться. В связи с этим число циклов (при испытании материала на выносливость) ограничивают некоторым пределом, который называют базовым числом циклов. Если образец выдерживает базовое

число циклов, то считается, что напряжение в нем не превышают предела выносливости σB .

Для одного и того же материала могут быть построены кривые усталости для различных циклов напряжений: симметричного (R=-1), пульсационного(R=0), асимметричного. Поэтому вводится понятие коэффициента кривой усталости, значение которого будет совпадать со значением коэффициента асимметрии цикла, для которого определена рассматриваемая кривая.

Если при расчете усталости заданный пользователем коэффициент асимметрии цикла не совпадает с коэффициентом кривой усталости, выбранной для расчёта, то при оценке усталостной прочности выполняется коррекция напряжений по одному из трёх методов.

142