Билет №22

4. При переменных нагрузках обычно производится поверочный расчет на прочность, причем за основу для определения запаса прочности принимается схематизированная диаграмма предельных амплитуд (рис. 17.11).

Эта диаграмма построена по результатам испытания стандартных образцов диаметром 7-10 мм без концентраторов напряжений и со шлифованной или полированной поверхностью. Поэтому при расчете должно быть дополнительно учтено влияние на сопротивление усталости детали всех указанных выше факторов.

Так как концентрация напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности мало сказываются на прочности деталей из пластического материала при постоянных

напряжениях, принято эффект концентрации, состояния поверхности и масштабного фактора относить к переменной составляющей цикла s _a.

Предположим, что при возрастании нагрузок на деталь коэффициент асимметрии не изменяется, т. е. будем предполагать пропорциональное возрастание амплитуды и среднего напряжения рабочего цикла вплоть до наступления предельного состояния.

На рисунке 17.11 кривая линия представляет собой действительную диаграмму предельных амплитуд. Верхняя прямая линия аппроксимирует кривую диаграммы предельных амплитуд для лабораторных образцов, нижняя прямая – для детали. Точка А (s _m, s _a) на рисунке 17.11 характеризует рабочий цикл действующих на деталь напряжений, в то время как точка B(s _mд, s _ад) определяет предельную амплитуду для детали. Эти точки в соответствии с принятым допущением лежат на одном луче. Коэффициент запаса определяется из следующего уравнения:

5. Определение ударной вязкости

Очень часто детали в процессе работы испытывают действие не только плавно возрастающих нагрузок,но одновременно подвергаются и ударным (динамическим) нагрузкам [9, 17, 18]. Поэтому необходимо знать, насколь­ко хорошо сопротивляется металл действию на него этих нагрузок.

Метод основан на разрушении образца с концентратором посередине одним ударом маятникового копра. Концы образца располагают на опорах.
В результате испытания определяют полную работу, затраченную при ударе (работу удара), или ударную вязкость.

В соответствии с ГОСТ 9454 – 78 предусмотрены испытания образцов с концентратором напряжений трёх видов: U – образным (радиус надреза r = 1мм); V – образным (r = 0,25мм) и Т – образным (трещина устало­сти, созданная в основании надреза). Соответственно ударную вязкость обозначают: KCU, КСТ, KCV.

Рис. 44. Расположение образца на опорах

Основным критерием ударной вязкости является KCU. Она состоит из двух составляющих:

KCU = КС₃ + КС_Р, где КС₃ – работа зарождения трещины; КСр ≈ КСТ – работа рас­пространения трещины. Чем острее надрез, тем меньше КС₃. Критерий КСТ является критерием трещиностойкости, оценивающим сопротивле­ние материала распространению трещины.

Ударная вязкость из всех характеристик механических свойств наи­более чувствительна к снижению температуры. Поэтому испытания на ударную вязкость при пониженных температурах используют для опре­деления порога хладноломкости – температуры или интервала темпера­тур, в котором происходит снижение ударной вязкости.

Хладноломкость – свойство металлического материала терять вязкость, хрупко разрушаться при понижении температуры. Хладнолом­кость проявляется у железа, стали, металлов и сплавов, имеющих объёмно-центриро­Ван­ную или гексагональную плотноупакованную решетку. Она отсутствует у металлов с гранецентрированной кубической решеткой.

На переход от вязкого разру­шения к хрупкому указывают из­менения строения излома и рез­кое снижение ударной вязкости (рис. 45) в интервале температур (t_в – t_х) (граничные значе­ния температур вязкого и хруп­кого разрушения).

Строение излома изменяется от волокни­стого матового при вязком раз­рушении (t ≥ t_в) до кристал­лического блестящего при хруп­ком разрушении (t < t_x). Порог хладноломкости обозначают ин­тервалом температур (t_в – t_н) ли­бо одной температурой t₅₀которой в изломе образца имеет­ся 50 % волокнистой составляю­щей, и КСТ снижается наполовину.

Дата добавления: 2015-08-21