2.8.4. Метод Зибеля-Штилера (по гост 25.504-82)

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для сталей с погрешностью до 20% могут оцениваться по формулам

                                     (2.92)

                                      (2.93)

Коэффициент n вычисляют по формуле

      (2.94)

или по графику рис. 2.14 в зависимости от значений относительного градиента  в мм^-1 (см. п. п. 1.4.20 и 1.4.22) и предела текучести  в МПа.

Значения относительного градиента напряжений в зависимости от типа деформации и геометрии объекта определяют по формулам, приведенным в таблице 2.7.

Рис. 2.14. Значения коэффициента n, вычисленные по формуле 2.94

 

Таблица 2.7. Формулы для вычисления значений относительного градиента напряжений

Эскиз детали	Относительные размеры	Изгиб	Растяжение-сжатие	Кручение
				-
				-
				-
				-
	-	-		-

 

Примечание к таблице 2.7:

.

Формулы (1), (2), (4), (6), (7) получены из соответствующих решений Нейбера. Формула (4) получена Н.В. Макаровой из решений Нейбера. Формулы (3), (8), (9) записаны по аналогии с формулой (4).

Формула (12) получена А.К. Прейссом.

Формулы (11), (13), (14), (15), (17), (18), (19), (20) записаны по аналогии с соответствующими формулами для образцов с выточкой или двусторонними надрезами.

Формула (21) получена поляризационно-оптическим методом Валем и дает результаты, близкие к полученным из решения Гоуланда.

 

2.8.5. Метод в.П. Когаева

В отличии от эмпирических методов, изложенных в п.п. 2.8.1...2.8.5, метод В.П. Когаева [8] носит теоретический характер и хорошо согласуется с экспериментальными данными для широкого круга конструкционных материалов.

Эффективный коэффициент концентрации напряжений в соответствии в методом В.П. Когаева [8] при переменном изгибе и растяжении-сжатии определяют по формуле

,                       (2.95)

где L - периметр рабочего сечения образца (детали) или его часть, в точках которого действуют максимальные напряжения, в мм; - критерий подобия усталостного разрушения для гладкого образца, поперечные размеры которого равны размерам детали, в мм²; - критерий подобия усталостного разрушения детали, в мм²; величина 88.3 — критерий подобия усталостного разрушения гладкого лабораторного стандартного образца диаметром d₀=7.5 мм,

;

 - параметр уравнения подобия усталостного разрушения, являющейся постоянной для данного материала (при определенной температуре, частоте и базе испытания), определяющий чувствительность к концентрации напряжений и влиянию абсолютных размеров поперечного сечения при изгибе или при растяжении-сжатии.

Значения  для различных конструкционных материалов, найденные экспериментальным путем для базы N=10⁷ циклов, приведены в таблице 2.8 [8].

Для других баз испытания параметр , как установил Агамиров Л.В. [24], вычисляют по формуле

,                        (2.96)

где  и  - пределы выносливости соответственно для базы 10⁷ циклов и рассматриваемой базы N.

При отсутствии опытных данных для конструкционных сталей величину  приблизительно вычисляют по формуле [8]

             (2.97)

При кручении эффективный коэффициент концентрации напряжений  вычисляют по формуле, аналогичной (2.95), путем замены  на . Величину  определяют по таблице 2.8 или приблизительно принимают равной .

 

Таблица 2.8. Значения параметра уравнения подобия усталостного разрушения  и .

Материал	Вид деформации	, МПа	, МПа
Осевая сталь	Изгиб	———	252	0,18
Углеродистая сталь SAE 1035	Изгиб	———	274	0,10
Углеродистая сталь SAE 1020	Изгиб	———	232	0,11
Сталь 45, t = 20 0C	Изгиб	———	442	0,19
Сталь 45, t = - 60 0C	Изгиб	———	460	0,23
Углеродистая сталь	Изгиб	———	253	0,10
Сталь 45	Изгиб	———	272	0,11
Сталь 45	Изгиб	———	309	0,11
Легированная сталь CNCM	Изгиб	———	352	0,04
Легированная сталь SAEX 4130	Изгиб	———	488	0,05
Сталь 40X и 40XН	Изгиб	———	437	0,10
Легированная сталь SAEX 2345	Изгиб	———	250	0,07
Легированная сталь	Изгиб	———	385	0,06
Коррозионно-стойкая сталь 18-8, t = 450 0C	Изгиб	———	240	0,30
Коррозионно-стойкая сталь 18-8, t = 630 0C	Изгиб	———	240	0,27
Углеродистая сталь	Изгиб	———	269	0,14
Легированная сталь	Кручение	———	327	0,29
Углеродистая сталь	Кручение	———	160	0,20
Сталь 45	Кручение	———	196	0,19
Сталь 45	Изгиб	660	307	0,10
Сталь 40X	Изгиб	2020	840	0,11
Модифицированный чугун	Изгиб	830	350	0,15
Модифицированный чугун	Кручение	830	262	0,28
Сталь 30XГСНА	Изгиб	———	730	0,10
Алюминиевый сплав АВТ	Изгиб	364	135	0,08
Алюминиевый сплав В95	Изгиб	618	174	0,09
Алюминиевый сплав АД33	Изгиб	333	127	0,09
Алюминиевый сплав Д16	Изгиб	523	184	0,08
Магниевый сплав ВМ65	Изгиб	267	113	0,10
Магниевый сплав МЛ5	Изгиб	221	67	0,30
Алюминиевый сплав ВД17	Изгиб	483	170	0,085
Алюминиевый сплав АК6	Изгиб	460	148	0,06
Алюминиевый сплав АКЧ-1	Изгиб	381	150	0,09
Титановый сплав ВТ22	Изгиб	———	560	0,07
Титановый сплав ОТ4	Изгиб	———	390	0,02
Титановый сплав ПТ38	Изгиб	———	246	0,21