Пределы выносливости

Предел выносливости не является постоянной, присущей данному материалу характеристикой, и подвержен гораздо большим колебаниям, чем механические характеристики при статическом нагружении. Его величина зависит от условий нагружения, типа цикла, в частности, от степени его асимметрии, методики испытания, формы и размеров детали, технологии ее изготовления, состояния поверхности и других факторов.

Пределы выносливости на изгиб имеют минимальное значение при симметричном знакопеременном цикле, повышаются с увеличением степени его асимметрии, возрастают в области пульсирующих нагрузок, а с уменьшением амплитуды пульсаций приближаются к показателям статической прочности материала. Пределы выносливости при растяжении примерно в 1,1-1,5 раза больше, а при кручении в 1,5-2 раза меньше, чем в случае симметричного знакопеременного изгиба.

Между характеристиками усталости и статической прочности нет определенной зависимости. Наиболее устойчивые соотношения существуют между (пределом выносливости на изгиб с симметричным циклом) и (пределом прочности), а также (условным пределом текучести) при статическом растяжении.

По опытным данным [36] эти соотношения следующие:

для сталей ; (6.1)

для стального литья, высокопрочного чугуна и медных сплавов ;

для алюминиевых и магниевых сплавов ;

для серого чугуна .

На основании обработки результатов испытаний на усталость улучшенных конструкционных сталей можно пользоваться следующими зависимостями:

на растяжение-сжатие при симметричном цикле ;

на растяжение-сжатие при отнулевом цикле ;

на изгиб при симметричном цикле ;

на кручение при симметричном цикле ;

на кручение при отнулевом цикле

Приведенные соотношения дают представление лишь об общих закономерностях. Для расчетов необходимо пользоваться справочными данными; приводимыми в литературе по циклической прочности.

Концентрация напряжений

Циклическая прочность деталей сильно падает на участках ослаблений, резких переходов, входящих углов, надрезов и т.п., вызывающих местную концентрацию напряжений, максимальная величина которых может в 2-5 и более раз превышать средний уровень напряжений, действующих в этом сочетании.

Степень повышения напряжения зависит в первую очередь от вида и формы ослабления. Чем больше перепад сечений на участке перехода и чем резче переходы и острее подрезы, тем выше местное максимальное напряжение. В формулах (4.2.4) влияние концентрации напряжений учитывается коэффициентами и . Значения этих коэффициентов приведены ниже в таблицах.