Сопротивление материалов

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Факторы, влияющие на сопротивление усталости

1. Концентрация напряжений. В местах, где имеются резкие изменения размеров, отверстия, резьба, острые углы, возникают боль­шие местные напряжения (концентрация напряжений). В этих ме­стах возникают усталостные трещины, трещины разрастаются, и эо приводит к разрушению детали.

Местные напряжения значительно выше номинальных напряже­ний, возникающих в гладких деталях.

Влияние концентрации напряжений учитывается коэффициен­том Ка.

Ка — эффективный коэффициент концентрации напряжений, зависит от формы поверхности.

2. Размеры детали. В деталях больших размеров возможны внутренняя неоднородность, инородные включения, незаметные ми­кротрещины. Влияние размеров учитывается масштабным факто­ром Kd.

Kd — масштабный коэффициент, коэффициент влияния абсо­лютных размеров.

3. Характер обработки поверхности. Поверхность может быть шероховатой, покрытой следами от резца, т.е. ослабленной, а мо­жет быть усиленной специальными методами упрочнения: азотиро­ванием, поверхностной закалкой, цементацией. При отсутствии спе­циального упрочнения поверхностный коэффициент меняется от 0,6 до 1.

При специальной обработке он может быть больше единицы: поверхность оказывается прочнее сердцевины.

КF — коэффициент влияния шероховатости;

Ку — коэффициент влияния упрочнения, Ку = 1,1 ÷ 2,8.

Одновременный учет действия всех факторов, понижающих пре­дел выносливости, можно провести с помощью коэффициента

.

Предел выносливости в расчетном сечении будет равен

.

Основы расчета на прочность при переменных напряжениях

Расчеты по нормальным и касательным напряжениям прово­дятся аналогично.

Расчетные коэффициенты выбираются по специальным табли­цам.

При расчетах определяют запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Запас прочности по нормальным напряжениям: .

Запас прочности по касательным напряжениям:  ,

где τа — амплитуда цикла нормальных напряжений; τа — ампли­туда цикла касательных напряжений.

Полученные запасы прочности сравнивают с допускаемыми. Представленный расчет является проверочным и проводится при конструировании детали.

Контрольные вопросы и задания

Изобразите графики симметричного и от нулевого циклов из­менения напряжений при повторно-переменных напряжениях.

Перечислите характеристики циклов, покажите на графиках среднее напряжение и амплитуду цикла. Что характеризует коэф­фициент асимметрии цикла?

Опишите характер усталостных разрушений.

Почему прочность при повторно-переменных напряжениях ниже, чем при постоянных (статических)?

Что называют пределом выносливости? Как строится кривая усталости?

Перечислите факторы, влияющие на сопротивление устало­сти.


Механические свойства материалов Растяжение и сжатие. Продольные и поперечные деформации