КУРС ЛЕКЦИЙ ПО СОПРОМАТУ

15.2Предел выносливости

Для определения предела выносливости образцы материалов подвергают лабораторным испытаниям повторно-переменными нагрузками с большим числом циклов нагружения N.

Меняя для каждого образца значение σmax, доводят его до разрушения, определяя тем самым N.

121

По результатам испытаний строят кривую усталости (кривую Вёлле-

ра).

Практически для сталей предел выносливости определяют при N=107 циклов.

Под пределом выносливости понимают максимальное напряжение, при котором разрушения образца не происходит.

Установлено, что для сталей

15.3 Основные факторы, влияющие на предел выносливости детали

Предел выносливости конкретной детали σ-1д ниже предела выносливости материала σ-1, из которого она изготовлена.

Коэффициенты, входящие в формулу, учитывают следующие факторы:

1.Концентрация напряжений.

Снижение предела выносливости за счет концентраторов напряжений (выточек, отверстий и пр.) учитывается эффективным коэффициентом кон-

центрации напряжений k (k ) 1.

2.Влияние абсолютных размеров детали.

Снижение предела выносливости с ростом абсолютных размеров детали учитывается масштабным коэффициентом kd (kd ) 1.

3.Влияние состояния поверхности детали.

Плохо обработанная поверхность играет роль концентраторов напряжений и может вызвать существенное снижение предела выносливости. Влияние состояния и качества поверхности учитывается коэффициентом качест-

ва поверхности kF 1.

122

4. Технологические меры поверхностного упрочнения детали (об-

катка роликами, обдувка дробью и пр.).

Поверхностным упрочнением детали можно существенно повысить предел выносливости, что учитывается коэффициентом влияния поверхност-

ного упрочнения k 1.

Все вышеуказанные коэффициенты либо являются табличными величинами, либо вычисляются по методике, изложенной, например, в ГОСТ

25.504-82.

15.4 Расчет на усталость при повторно-переменных напряжениях

В основном расчеты на усталость выполняют как проверочные: фактический коэффициент запаса прочности nσ сравнивают с заданным [n], при этом nσ ≥ [n].

123

Пример Дано: на деталь из легированной стали (σв=800 МПа, σ-1р=300 МПа)

действует сила F=80 кН, изменяющаяся по симметричному циклу. Поверхность детали шлифованная неупрочненная. D=100 мм, d=50 мм, r1=10 мм.

Определить: коэффициент запаса прочности детали.

Решение:

Коэффициент запаса прочности nσ найдем из ур-я (15.7), а коэффициент k из ур-я (15.6).

Из [13] найдем коэффициенты:

-kυ=1, т.к. поверхность детали не упрочнена;

-kF=0,92 для шлифованной поверхности при σв=800 МПа;

-kdσ=0,71 для d=50 мм;

-kσ=1,6 для r1/d=0,2.

124