Большая энциклопедия нефти и газа
Установлено, что на величину предела выносливости влияют концентрация напряжений, состояние поверхности, абсолютные размеры детали и многие другие факторы. Рассмотрим влияние основных факторов.
Концентрация напряжений. В отличие от случая постоянных во времени напряжений (см. 11.10), при переменных нагрузках концентрация напряжений вызывает снижение предела выносливости деталей, выполненных не только из хрупких, но и из пластичных материалов.
Влияние концентрации напряжений на предел выносливости зависит от чувствительности материала к концентрации напряжений и учитывается в расчетах с помощью так называемого эффективного коэффициента концентрации.
Эффективным коэффициентом концентрации называется отношение предела выносливости образца без концентратора напряжений к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, выполненного из того же материала и имеющего такие же поперечные размеры рабочей части, что и первый образец.
Эффективные коэффициенты концентрации для нормальных напряжений обозначаются
а для касательных напряжений -
Эффективные коэффициенты больше единицы и обычно меньше теоретических коэффициентов концентрации Между К и а существует такое приближенное соотношение:
где - коэффициенты чувствительности материала к концентрации напряжений.
Чувствительность материала к концентрации напряжений зависит прежде всего от свойств материала и возрастает с повышением предела прочности. Поэтому применение высокопрочных материалов при переменных нагрузках не всегда является целесообразным.
Для легированных сталей
для углеродистых
Как показывает опыт, коэффициент чувствительности зависит также от размеров детали и ее формы. Поэтому в практических расчетах целесообразнее пользоваться эффективными коэффициентами найденными экспериментальным путем. В справочной литературе имеются графики коэффициентов для многих видов концентраторов напряжений.
Необходимо отметить, что концентрация напряжений может быть обусловлена не только очертанием деталей, но и наличием внутренней неоднородности и трещин. Например, чешуйки графита в чугуне являются источниками весьма высокой концентрации напряжений, которая перекрывает эффект внешних концентраторов напряжений.
Градиент напряжений. Градиентом напряжений в данной точке сечения называется тангенс угла наклона 0 касательной, проведенной к эпюре напряжений в этой точке (рис. 12.17):
Градиент напряжений характеризует скорость убывания напряжений по мере удаления от места концентрации напряжений. Чем выше градиент, тем в меньшем объеме материала концентрируются высокие напряжения, тем меньше зерен материала приходится на этот объем и тем меньше
вероятность образования здесь усталостной трещины. Поэтому чувствительность материала к концентрации напряжений несколько уменьшается с увеличением градиента напряжений. При одном и том же ашах градиент напряжений - уменьшается с увеличением размеров поперечного сечения. При изгибе образцов градиент напряжений а при центральном растяжении-сжатии градиент напряжений равен нулю. Этим частично объясняются меньшие значения пределов выносливости при центральном растяжении - сжатии, чем при изгибе образцов из одного и того же материала.
Состояние поверхности. На поверхности детали почти всегда имеются риски от обработки резцом, мелкие царапины, следы коррозии и т. д., которые являются концентраторами напряжений. Дефекты поверхности приводят к снижению сопротивления усталости детали. Опытами установлено, что предел выносливости образцов с полированной поверхностью выше, чем у шлифованных, а у шлифованных выше, чем у обработанных резцом, и т. д.
Влияние чистоты поверхности на предел выносливости оценивается коэффициентом равным отношению предела выносливости образца с заданной обработкой поверхности к пределу выносливости такого же образца, но с тщательно шлифованной поверхностью: На рис. 12.18 приведена зависимость коэффициента от предела прочности материала для различных видов обработки поверхности.
Необходимо отметить, что применение некоторых технологических методов упрочнения поверхности детали при правильное их выполнении приводит к значительному повышению ее сопротивления усталости. К таким методам относятся:
а) наклеп поверхностного слоя путем обдувки дробью, накатки роликом и т. п.;
б) цементация, азотирование и цианирование поверхностного слоя;
в) закалка токами высокой частоты.
Влияние технологических факторов на усталостную прочность оценивается коэффициентом поверхностного упрочнения
В расчетных формулах влияние состояния поверхности детали и технологических факторов учитывается коэффициентом
Положительное влияние ряда видов технологической обработки поверхностного слоя детали связано, в первую очередь, с созданием в этом слое остаточных сжимающих напряжений, наличие которых затрудняет развитие усталостных трещин. В результате сопротивление усталости детали повышается.
Остаточные напряжения сжатия при таком широко распространенном в настоящее время способе повышения сопротивления
усталости детали, как наклеп ее поверхности, вызывается большим пластическим деформированием поверхностного слоя при обдувке стальной дробью или прокатке роликами.
Толщина поверхностного слоя при этом уменьшается, а его продольные размеры увеличиваются, вызывая упругое растяжение материала внутренней части детали. Внутренние волокна после окончания процесса наклепа стремятся уменьшить свои размеры до исходных и вызывают сжатие пластически деформированных волокон поверхностного слоя. Кроме того, пластическое деформирование вызывает повышение упругих свойств материала и, что очень существенно, сглаживает различного рода царапины, задиры на поверхности детали, являющиеся концентраторами напряжений. Все эти факторы и являются главной причиной повышения сопротивления усталости при наклепе поверхностного слоя детали. Однако надо иметь в виду, что слишком интенсивный наклеп способствует появлению в поверхностных слоях детали микротрещин, которые могут снизить ее усталостную прочность.
При закалке токами высокой частоты и азотировании также создаются значительные сжимающие напряжения в поверхностном слое детали.
В то же время такие часто применяемые покрытия стальных деталей, как никелирование и хромирование, заметно снижают предел выносливости детали, хотя и не влияют на их статическую прочность, причем снижение сопротивления усталости тем больше, чем толще слой хрома или никеля. Объясняется это значительными остаточными растягивающими напряжениями в поверхностном слое при хромировании и никелировании. Аналогичное явление имеет место и при покрытии поверхности стальной детали слоем меди.
Абсолютные размеры. С увеличением абсолютных размеров поперечных сечений детали предел выносливости понижается. Это явление можно объяснить большей вероятностью присутствия крупных дефектов и групп неудачно ориентированных зерен материала с увеличением абсолютных размеров сечений.
Влияние масштабного фактора на предел выносливости оценивается в расчетах коэффициентом представляющим собой отношение предела выносливости гладкого образца данного диаметра к пределу выносливости стандартного образца диаметром мм:
На рис. 12.19 приведен график зависимости коэффициента от величины диаметра для сталей.
Необходимо иметь в виду, что если эффективные коэффициенты концентрации взяты из графиков, в которых уже учтен масштабный фактор, вносить поправку на размеры детали не требуется.
Частота изменения напряжений. Воздействие частоты изменения напряжений на сопротивление усталости гладких образцов изучалось экспериментально, но заметного влияния частот до 5000 цикл/мин на предел выносливости не было обнаружено. Наблюдалось некоторое повышение предела выносливости при частотах выше 5000 цикл/мин.
Опытами Н. И. Марина установлено, что при максимальных напряжениях симметричного цикла, приближающихся к пределу текучести материала, частота изменения напряжений существенно сказывается на долговечности образцов.
Испытания консольных образцов на изгиб с вращением при частотах 15 и 2000 цикл/мин показали, что разрушающее число циклов при частоте 2000 цикл/мин значительно выше разрушающего числа циклов при частоте 15 цикл/мин; для образцов из стали - примерно в 1,5 раза, а для образцов из - в среднем в 3,5 раза.
Температура. Испытания при повышенной температуре показали, что для сталей вплоть до и до для легких сплавов температура не оказывает существенного влияния на предел выносливости.
При больших температурах наблюдается снижение предела выносливости (для нежаропрочных сталей до при а если температура достаточно высока, то кривая усталости для сталей вообще не имеет горизонтальной асимптоты, и в этом случае можно оперировать только пределом ограниченной выносливости.
Иное влияние низких температур. С понижением температуры предел выносливости как сталей, так и легких сплавов несколько повышается.
В практических расчетах следует пользоваться экспериментальными данными по пределам выносливости при повышенных и пониженных температурах.
Внешняя среда. Все металлы, находясь в контакте с газообразной или жидкой средой, корродируют. На поверхности детали появляются язвинки коррозии, являющиеся причиной высокой концентрации напряжения. Особенно интенсивно развивается коррозия при действии растягивающих напряжений. Другой вид коррозии - коррозия под напряжением проявляется в виде межкристаллических и внутрикристаллических трещин почти без всяких признаков образования продуктов коррозии.
При переменных нагрузках коррозия существенно снижает сопротивление усталости, особенно легких сплавов.
В сталях снижение предела выносливости от коррозии тем больше, чем более высокопрочна сталь.
При наличии корродирующей среды на сопротивление усталости оказывает влияние и время испытания; разрушающее число циклов уменьшается при уменьшении частоты изменения напряжений, а кривая усталости даже у черных металлов не имеет горизонтальной асимптоты. Количественные характеристики снижения выносливости зависят от агрессионности внешней среды. Например, морская вода больше снижает долговечность, чем пресная, и т. п.
Влияние корродирующей среды учитывается в расчетах коэффициентом
где - предел выносливости при наличии агрессивной среды. Значения коэффициента К приводятся в справочной литературе.
Средством борьбы с влиянием внешней среды являются различного рода антикоррозионные покрытия.
Коррозия трения. Коррозия трения возникает в местах контакта деталей, подвергающихся циклическому нагружению, например в заклепочных и болтовых соединениях листов обшивок самолетов. Коррозия трения возникает и в сварных соединениях из-за упругих перемещений соединяемых деталей друг относительно друга по плоскостям их контакта.
Трение в местах контакта деталей даже в случае чрезвычайно малых относительных перемещений сопровождается разрушением поверхности соприкасающихся частей, выпадением окислившихся частей материала и постепенным образованием и развитием усталостных трещин. Признаком начала коррозии трения является выпадение окислов в местах соединений в виде красно-коричневого порошка при соединении стальных деталей и черного порошка - при соединении деталей из алюминиевых или магниевых сплавов.
Характерной особенностью разрушения от коррозии трения затянутых болтовых соединений дюралюминиевых пластин при циклическом нагружении является не только выпадение черного порошка, но и то, что разрушение происходит как правило не по ослабленному, а по сплошному сечению, проходящему под головками болтов.
Чтобы коррозия трения проявила себя, необходима наработка соединением достаточно большого количества (порядка миллиона) циклов. При больших значениях максимальных напряжений, соответствующих левой части кривой усталости, разрушение наступает после относительно небольшого числа циклов, и коррозия трения не ускоряет этот процесс.
В литературе приводятся данные о том, что эффект коррозии трения для соединений листов обшивок из алюминиевых сплавов может быть эквивалентен концентрации напряжений, обусловленной геометрией детали, с коэффициентом концентрации порядка 10.
Средства борьбы с коррозией трения - различного рода покрытия и упрочнение поверхностей трения, постановка прокладок между трущимися поверхностями, окраска этих поверхностей и т. д.
Первые наблюдения усталостного разрушения относятся к концу XVIII века, когда у длительно эксплуатируемых дилижансов в Англии и почтовых карет во Франции неожиданно для инженерного мира стали хрупко ломаться оси, изготовленные из кованого железа, обладающего высокой пластичностью. Специалисты того времени объясняли это явление перерождением материала за счет его усталости в процессе длительной эксплуатации под действием переменных напряжений, возникающих из-за неровностей дороги. С тех пор термин "Усталость материалов", хотя не отражающий полностью сложные процессы, протекающих в металле под воздействием напряжений, переменных во времени, нашёл высокое распространение в инженерных методах расчёта надёжности элементов конструкций.
Первые систематические экспериментальные исследования сопротивления усталостному разрушению стальных образцов при действии переменных нагрузок были проведены немецким ученым А. Велером, который опубликовал результаты исследований в виде итоговых таблиц в 1870 г. Графическое представление этих результатов в виде кривых усталости впервые было осуществлено Л. Шпангенбергом в 1875 г., хотя в мировой практике эти кривые связываются только с именем А. Велера.
Усталость материалов и в настоящее время является одной из основных причин отказа деталей машин и элементов конструкции, подверженных действию напряжений, циклически изменяющихся во времени. В связи с этим для повышения ресурса и надежности подобных конструкций важное значение приобретают вопросы выбора материала, обоснования режимов технологии производства полуфабрикатов и деталей и организации контроля технологического процесса, обеспечивающие стабильное и высокое сопротивление элементов конструкций усталостному разрушению.
авиационных происшествий
Решения проблемы повышения ресурса и надёжности машин обусловливает разработку и внедрение вероятностных методов расчёта на прочность при переменных напряжениях, учитывающих случайный характер действующих нагрузок и вариацию характеристик сопротивления усталости материалов и деталей.
Характеристики сопротивления усталостному разрушению материала и изделий определяются в результате испытаний на усталость образцов, моделей, натурных деталей и конструкций в целом, что требует больших материальных затрат и весьма длительного времени, которого, как правило, не хватает конструктору на стадии проектирования и доводки конструкции. В связи с этим ученые многих стран ведут поиски расчётных (косвенных) методов оценки характеристик сопротивления усталостному разрушению и методов ускоренных и форсированных испытаний на усталость.
Основные термины
Усталость - процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению
Сопротивление усталости - свойство материала противостоять усталости
Усталостное повреждение - необратимое изменение физико-механических свойств материала объекта под действием переменных напряжений
Усталостная трещина - частичное разделение материала под действием переменных напряжений
Скорость роста усталостной трещины - отношение приращения длины усталостной трещины к интервалу времени.
1.1. ЦИКЛЫ НАПРЯЖЕНИЙ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИКЛА.
Совокупность последовательных значений напряжений за один период их изменения при регулярном нагружении (рис.1.1) называется циклом напряжений .
Характеристики цикла напряжений.
Частота циклов (f) отношение числа циклов напряжений к интервалу времени их действия.
Период цикла (Т) – продолжительность одного цикла напряжений, T=1/f (рис.1.1.)
Максимальное напряжение цикла (σ max) наибольшее по алгебраическому значению напряжение цикла (рис. 1.1., рис. 1.2.)
Минимальное напряжение цикла (σ min) наименьшее по алгебраическому значению напряжение цикла (рис.1.1, 1.2).
Среднее напряжение цикла (σ m) постоянная (положительная или отрицательная) составляющая цикла напряжений (рис.1.1, 1.2), равная алгебраической полусумме максимального и минимального напряжения цикла,
;
Амплитуда напряжений цикла наибольшее числовое положительное значение переменной составляющей цикла напряжений (рис.1.1., рис.1.2.), равная алгебраической полуразности максимального и минимального напряжения цикла
Размах напряжений цикла (2σ a ) алгебраическая разность максимального и минимального напряжения цикла.
Коэффициент асимметрии цикла напряжений (R σ), отношение минимального напряжения цикла к максимальному,
Рис. 1.1. Циклы напряжений
Рис. 1.2. Параметры циклов нагружения в области растяжения и сжатия
1.2. РАЗНОВИДНОСТИ ЦИКЛОВ НАПРЯЖЕНИЙ
Симметричный цикл напряжений (рис.1.3, г) – цикл, у которого максимальное и минимальное напряжения равны по абсолютному значению, но противоположны по знаку
R σ = 1.
Асимметричный цикл напряжений (рис.1.3, а, б, в, д, е, ж) – цикл, у которого максимальные и минимальные напряжения имеют разные абсолютные значения
Знакопеременный цикл напряжений (рис. 1.3, в, г, д) – цикл напряжений, изменяющихся по значению и по знаку
Знакопостоянный цикл напряжений (рис.1.3, а, б, е, ж) – цикл напряжений, изменяющихся только по абсолютному значению.
Отнулевой цикл напряжений (рис.1.3, б, е) – знакопостоянный цикл напряжений, изменяющихся от нуля до максимума () или от нуля до минимума ()
Подобные циклы напряжений - циклы, у которых коэффициенты асимметрии одинаковы.
Рис. 1.3. Разновидности циклов напряжений и соответствующие им значения коэффициентов асимметрии
1.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ ПРИ РЕГУЛЯРНОМ НАГРУЖЕНИИ
Циклическая долговечность (N) – число циклов напряжений, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения, при неизменных характеристиках цикла напряжений.
Малоцикловая усталость – усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упруго-пластическом деформировании. Условно принимают, что при N
Многоцикловая усталость – усталость материала, при котором усталостное повреждение или разрушение происходит, в основном, при упругом деформировании. Условно принимают, что при N > 50000 циклов имеет место многоцикловая усталость.
База испытаний – предварительно задаваемое наибольшее число циклов при испытании на усталость.
Кривая усталости N(σ) – график, характеризующий зависимость между максимальными напряжениями или амплитудами цикла и циклической долговечностью одинаковых образцов, построенный по параметру среднего напряжения цикла или по параметру коэффициента асимметрии цикла (рис.1.4, а, б). Участок I на рис.1.4 соответствует малоцикловой усталости, а участки II и III – многоцикловой. Участок III для углеродистых и низколегированных сталей обычно имеет горизонтальный линейный характер. Для высоколегированных сталей и сплавов на магниевой, алюминиевой и титановой основах этот участок представляет собой кривую, стремящуюся к асимптоте при N = ∞.
Рис. 1.4. Варианты представления кривой усталости.
1.4. РАЗНОВИДНОСТИ УРАВНЕНИЙ КРИВЫХ УСТАЛОСТИ
Для описания кривых усталости сталей используются:
Уравнение Велера (1870 г.)
или
(1.1)
Уравнение Басквина (1910 г.)
Или
(1.2)
Уравнение Штромейера (1914 г.)
Уравнение Пальмгрена (1924 г.)
Уравнение Вейбулла (1949 г.)
или
(1.5)
Уравнения (1.1) и (1.2) описывают только II участок кривых усталости, уравнение (1.3) – II и III участки, уравнения (1.4) и (1.5) охватывают все три участка кривых усталости.
Применительно к легким сплавам (магниевым, алюминиевым и титановым) для указанных участков кривых усталости могут использоваться уравнения (1.3), (1.4) и (1.5).
Однако, как показали специальные исследования , более адекватно экспериментальным данным соответствует уравнение Степнова М.Н. (1970 г.).
(1.6)
Параметр B в уравнениях (1.4) и (1.5), а также параметр N 1 , в уравнении (1.6), определяют положение кривой усталости только в малоцикловой области (участок I на рис. 1.4). Поэтому при описании кривой многоцикловой усталости без ущерба для точности принимают B=0 и N 1 =0.
Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений величина, определяемая по формуле
Издание официальное
! "f* ***** 1 Wt S/S?
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ \ _ д * Моска* "Ъ
|
Fatigue strength Terms, definitions and |
Постановлением Государственного комитета стандарте* Совета Министров |СССР от 7 июля 1978 г. Н* 1839 срои действие установлен
с МД 1979 Г. до 01.01 1П4 г.
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке и технике термины определения и обозначения основных понятий, относящихся к мет им испытаний и расчетов на усталость металлов и. сплавов.
Термины и обозначения, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Применение терминов-синонимов вместо стандартизованного термина не допускается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены пометой «Ндп».
Ко всем терминам приведены эквиваленты на немецком (D) языке. В качестве справочных к большинству терминов приведены эквиваленты на английском (Е) и французском (F) языках.
В стандарте приведены алфавитные указатели содержащийся в нем терминов на русском, немецком, английском и французском, языках.
Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткие формы - светлым, а недопустимые термины - курсивом.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
Переиздание Январь 1981 г.
© Издательство стандартов, 1981
|
В справочном приложении 1 приведены дополнительные термины, рекомендуемые для применения при проведении расчетов и испытаний на усталость, в справочном приложении 2 даны пояснения к некоторым терминам. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
10. Мшоговшалоаая усталость D. Langzeitermudung E. High-cyde fatigue 11. Испытания на усталость D. Ermudungsprufungen E. Fatigue tests F. Essais de fatigue 12. Объект испытаний D. Priifobiekt F. Objet de essais 13 Образец для испытаний E. Specimen; test piece F. Eprouvette, barreau d essai; specimen 14. Продолжительность испытаний F. Duree d’essais 13 База испытаний Ндп Баювое число циклон D Grenzschwingspielzahl E. Number of cycles; base F. Limite de nombre des eyries, nombre conventionelle des cycles |
Усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит в основном при упругом деформировании шк OOJ > “о Обозначен не, Определе.не Испытания, при которых определяют количественные характеристики сопротивления усталоети Продолжительность нахождения нагруженного образца в режиме испытаний Примечание Продолжительность испытании может быть выражена числом. циклов или интервалом времени Предварительно задаваемая нанбочьшая продочжи тотьность нспьл шин ни четл юсть |
Определение
|
16. Периодическое натру ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ УСТАЛОСТИ. ПЕРИОДИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ. Нагр/жм"пе, характеризующееся периодическим изменением нагрузок D Periodische Beanspruchung Е Cyclic loading Г Chargement cychqtie 17 Регулярное нагружение D. Emstufenbeanspruehung 18. Закон нагружения D. Beanspruchungsform E Form of loading: stress sequence F. Mode de chargement 19. Цикл напряжений (деформаций) D. Spannungs-(Deformations-) Schwlngspie) E. Stress (strain) cycle F. Cycle des contraintes- (deformations) |
Нагружение, \<1р<)Ыернзующееся периодическим законом изменения нагрузок с одним максимумом и с одним минимумом в течение одного периода при постоянстве параметров цикла напряжений в течение всего времени испытаний или эксплуатации Функция, характеризующая изменение нагрузок во времени Совокупность последовательных значений напряжений (деформаций) за один период их изменения (черт. 2. 3) при регулярном нагружении Цикл напряжений |
Оориинне
|
27 Средиаа деформация uua 0 MMeldi*fcriuatioB 1 Deformation moyenne 28 Амплитуда напряжений цикла О. Spannungsamplitude E. Stress cycle amplitude F. Amplitude des de contraintes 29. Амплитуда деформаций цикла D. Deformationsamplitude E. Strain cycle amplitude F. Amplitude des deformations 30. Размах напряжений цикла D. Spannungs-Schwingbreite E. Range oi stress F. Domaine de la contrainte аКегпёе 31. Размах деформаций цикла. D. Deformations-Schwingbreite E. Range oi strain F. Domaine de la deformation 32. Симметрячиый цикл напряжений (деформаций) D. Symmetrisches Spann ungs- " (Deformations-) Schwingspiel E. Symmetrical stress (strain) eye- ^ le чг ^ j т, ■ j F. Cycles des contraintes pure on symetriquei 1 "■ 1 ‘ . |
Постоянная (положительная или отрицательная) составляющая цикла деформаций (гм черт. 3 н 5), равная алгебраической полусумме максимальной и минимальной деформаций инкin I IjhOo п. i.cc 4iit louoe iio-iu*i! ic ibiioe значение ilcpe менной составляющей цикла напряжений (см черт. 2 и Наибольшее числовое положительное значение переменной составляющей цнкла деформаций (см. черт. 3 Алгебраическая разность максимального и минимального напряжений цнкла Алгебраическая разность максимальной и минимальной деформации цикла Цикл, у которого максимальное в минимальное напряжения (деформация) раины по абсолютному значению, во противоположны по знаку (черт. 6, г н 7, г): a»«i--<Тш1»; tux*-T*t« " «ян - -«шш; v»u*-" |
Op. 14 ГОСТ I rocf DMT-Tt Стр. 15 *
Определен»
|
47. Предел выносливости Ндп Предел усталости D Dauerfestigkeit F. Limite de fatigue, limite d"endu-ranee; resistance i la fatigue 48 Предел выносливости при симметричном цикле D. Wechselfestigkeit E. Fatigue strength unter symmet F. Limite d’endurance de cycle al-ternfce pure 49 Предел выносливости яри отнулевом цикле напряжений Ндп Предел усталости при пульсирующем цикле напряжений D. Schwellfestigkeit F. Limite de fatigue par efforts гё-pfetfes; limite d’endurance de cycles 50 Предельные напряжения цикла D Grcn/vp.nnuti"ien L I atiguc lirntl slrcsbcb |
Максимальное no абсолютному значению напряжение цикля, при котором еще не происходит усталостное разрушение до базы испытав ия Примечание. Пределы выносливости выражают в номинальных напряжениях _ Предел выносливости, определенный по результатам испытаний на усталость при симметричном цикле напряжений / Предел выносливости, определенный по результатам испытаний на усталость при отнулевом цикле напряжений (Omln=0 ИЛИ T m in = 0) Максимальное п минимальное напряжения пикта, со vr"-er I кчц| I nju 1 i\ in hoi ним < тн |
Стр. ft fOCt 23Ш-П I rocT Crp.1*
Tip. 20 ГОСТ МЮ-И * ГОСТ Ш-Я Ctp. It
Кривая равной вероятности усталосг-
ного разрушения
D. Wohlerlinie fur bestlmnvte
wahrscheinlichkeit
Courbe S-N pour egale probabili-
^аГдоГ ТА)
нов вероятности усталостного разрушена (черт. 1)
Гоа<Ьнк характеризующий зависимость между
Стр. 24 ГОСТ 23247-» ГОСТ 23207-71 Стр. 2S
-" Г - Ч_» . _ _■_
64. Коаффявдент ^укпшлаосп к асимметрия цикла напряжений
D. Einflussfaktor der Mittelspannung-sempfindlichkelt
E. Asymmetrical cycle factor
ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ УСТАЛОСТИ. СЛУЧАЙНОЕ НАГРУЖЕНИЕ
Обозначение
68. Узкополосное нагружение
D Schmalbandige Beanspruchung
F Chargement aleatoire bande et-roite
69. Широкополосное нагружение
D Breitbandige Beanspruchung E Broadband loading
F. Chargement aleatoire bande large
70. Распределение нагрузок (напряжений, деформаций)
D. Beanspruchungskollektiv
E. Load distribution function
F. Distribution des efforts (contraintes, deformations)
71. Кривая нагружения
D. Beanspruchungsverlauf
72. Максимальное значение распределения наг|7узок
D. Kollektivgrosswert
73. Минимальное значение распределения нагрузок
D. Kollektivkleinstwert
74. Математическое ожидание случайного нагружения
D. Erwartungswert der regellosen Beanspruchung
E. Mathematical expectation of random loading process
F. Attente mathematique de chargement aleatoire
65. Случайное нагружение
D. Regellose Beanspruchung
F. Chargement aleatoire
66. Стационарное случайное нагружение
Стационарное нагружение
D. Stationare regellose Beanspruchung
F Chargement aleatoire stationnaire
67 Нестационарное случайное нагружение
" Нестационар"-ic ыагруже’.ие
D. Nichtstationare regellose Beanspruchung
F. Chargement aleatoire non-station-
Нагружение, осуществляемое как узкополосный случайный процесс.
Примечание Узкополосный стационарный случайный процесс - по ГОСТ 21878-76
Нагружение, осуществляемое как широкополосный случайный процесс.
Примечание Широкополосный стационарный случайный процесс - по ГОСТ 21878-76
Совокупность нагрузок (напряжений, деформаций) и их частостей
Нагружение, являющееся случайным процессом.
Примечание. Случайный процесс - по ГОСТ 21878-76 .
Случайное нагружение с постоянными характеристиками процесса
Функция времени, для каждого значения аргумента равная математическому ожиданию нагрузки.
Примечание. Математическое ожидание слу-, чайного процесса - по ГОСТ 21878-76
График, характеризующий изменение нагрузок во времени
Абсолютный максимум нагрузки в распределении
Случайное нагру/ксиие с изменяющимися во времени характеристиками процесса
Абсолютный минимум нагрузки в распределения
Определение
Величина, определяемая по формулам: 2»_1-"Ъ
|
75. Дисперсна случайного нагруженна D. Streuung der regellosen Beanspruchung F. Dispersion de chargement aleatoire 76 Среднее квадратическое отклонение случайного нагружения D. Standard.ibweichung der regellosen Beanspruchung E. Standard deviation ot a random loading process F. Ecart-type de chargement aleatoire 77. Спектральная плотность стационарного случайного нагружения D. Spektraldichle der stationaren regellosen Beanspruchung E. Power spectral density function of a stationary random loading F. PSD fonction de chargement aleatoire stationnaire ХАРАКТЕРИСТИКИ СХЕМАТИЗАЦИИ СЛУЧАЙНОГО НАГРУЖЕНИЯ 8. Схематизация случайного нагружения Представление случайного D. Klassierung der regellosen Beanspruchung E Representation of random loading Г Representation de chargement aleatoire Обозначение 79 Однопараметрическая схематизация случайного нагружения Однопараметрнческая счематнзацня Ндп. Одномерная схематизация случайного нагружения D. Einparametrische Klassierung der regellosen Beanspruchung E. One-parametnc representation of random loading 80. Двухпараметрическая схематизация случайного нагружения Двухпараметрическая схематизация Ндп. Двухмерная схематизация случайного нагружения D. Zweiparametrische Klassierung der regellosen E. Two-parametric representation of random loading 81. Схематизация no методу случайных ординат D. Momentanwert-Klassierung 82. Схематизация no методу пересечений D. NiveauQberschreitungs-Klassierung E. Level-crossing; cross-level method 83. Абсолютный максимум D. Absolutes Maximum E. Absolute maximum . F. Pic absolu; valeur maximale de |
Функция времени, для каждого звачевия аргумента равная дисперсии нагрузки. Примечание. Длсперсия случайного процесса - по ГОСТ 21878-76 Функция времени, для каждого значення аргумента равная среднему квадратическому отклонению^ нагрузки. Примечание. Среднее квадратическое отклонение случайного процесса - по ГОСТ 21878-76 Функция частоты, равная преобразованию Фурье ковариационной функции стационарного случайного нагружения. Примечание. Спектральная плотность стационарного случайного процесса - по ГОСТ 21878-76 нагружения более прос- Прнмечанне. Обычно случайное нагружение представляют совокупностью циклов регулярного нагружения Опрглечение Схематизация случайного нагружения, в процессе которой определяют одномерную функцию распределения одной случайной величины Примечание. Обычно прн однооараметрической схематизации определяют функцию распределения амплитуды напряжений Схематизация случайного нагружения, в процессе которой определяют двухмерную функцию распределения двух случайных величин. " Примечание. Обычно прн двухпараметрической схематизации определяют функцию распределения амплитуды н среднего напряжения или максимумов н минимумов нагрузок Схематизация случайного нагружения, прн которой вычисляют функцию или плотность распределения мгновенных значений нагрузок на основе дискретизации Схематизация случайного нагружения, при которой определяют число пересечений кривой нагружения отдельных" уровней нагрузок (напряжений, деформаций) Наибольший максимум нагрузок за определенный интервал времени (черт. 16) . |
Обозначение
85 Положительный максимум
D Positives Maximum fc Positive maximum F Pic positif
86 Отрицательный максимум
D Negatives Maximum E Negative maximum
87. Положительный минимум
D Positives Minimum E Positif minimum F Minimum positif
88. Отрицательный минимум
D. Negatives Minimum E Negative minimum F Minimum negatif
89 Пересечение нуля
D Nulldurchgang E Zero-crossing F Passage par zero
90 Восходящее пересечение нуля
D Steigender Nulldurchgang E Zero-crossing with positive slope
F. Pente positive
91. Нисходящее пересечение нудя
D Fallender Nulldurchgang E Zero-crossing with negative slope F Pente negative
Наименьший минимум нагрузок за определенный интервал времени (см черт 16)
Определение
Максимум нагрузок, расположенный выше среднего уровня нагрузок (см черт 16)
Максимум нагрузок, расположенный ниже среднего уровня нагрузок (см. черт 16)
Минимум нагрузок, расположенный выше среднего уровня нагрузок (см. черт. 16)
Минимум нагрузок, расположенный ниже среднего уровня нагрузок (см. черт. 16)
Пересечение кривой нагружения со средней нагрузкой
Пересечение нуля при возрастании нагрузки от минимума до максимума (см. черт. 16)
Пересечение нуля прн снижении нагрузки от максимума до минимума (см. черт. 16)
|
92. Реализация случайного нагружения Обозначение D. Realisierung der regellosen Beanspruchung F. Chargement aleatoire reele 93. Схематизированная реализация D. Klassierergebnis 94. Статическая составляющая случайного нагружения E. Steady component F. Niveau de charge 95. Средняя нагрузка (напряжение, деформация) случайного нагружения D. Mittelwert der regellosen Bean-spruchung E. Mean value of random load 96. Медиана экстремумов случайного нагружения D. Extremwertmedian der regellosen Beanspruchung Коэффициент нерегулярности D. Regellosigkeitskoeffizient E Irregularity coefficient F. Facteur d"irregularite ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ БЛОЧНОЕ Ступень нагружения D Bcanspruchungstufe F. Palier de charge Обозначение 99. Блок нагружения F. Modulation de charge 100. Форма блока D. Teilfolgeiorm E. Form of block 101. Размер блока нагружения. D. Teilfolgeumfang 102. Блотное нагружение DiBlockbeanspruchung E. Block loadnig F. Bloc-programme de charge 103. Многоступенчатое нагружение D. Mehrstufenbeanspruchung ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ. СЛУЧАЙНОЕ И БЛОЧНОЕ НАГРУЖЕНИЕ 104. Усталостная Долговечность D. Ertragbare Betriebsdauer E. Fatigue life „ F. Duree de vie de fatigue 105. Кривая распределения усталостно» долговечности D. Verteilunesfunktion der erlragbaren Betriebsdauer 106 Функция долговечности при случайном нагружения D. Betriebsdauerlinie . E. Long-life function |
Определение Совокупность последовательных значений переменных напряжений, возникающих в объекте за рассматриваемый период эксплуатации Совокупность выборочных значений реализации случайного нагружения, полученных по одному из методов схематизации Статическая или квазистатическая нагрузка при случайном нагружении, на которую накладывается квазис-татическое или динамическое воздействие Среднее арифметическое значение нагрузок (напряжений, деформаций), определяемых в рассматриваемый интервал времени в результате дискретизации реализации случайного нагружения по методу случайных ординат (см. черт. 16) Значение нагрузки, соответствующей 50% -ной вероятности распределения экстремумов, Отношение числа пересечений нуля к числу экстремумов случайного нагружения ИСПЫТАНИИ НА УСТАЛОСТЬ. НАГРУЖЕНИЕ, Фиксированное число циклов напряжений (деформаций) с постоянными амплитудой, средним значением и частотой Определение Сочетание ступеней с различными значениями переменных напряжений Заданная последовательность изменения ступеней нагружения внутри блока Суммарное число циклов нагружения в пределах одного блока Периодическое нагружение объекта при повторении заданного блока нагружения Блочное нагружение, при котором осуществляется переход со ступени на ступень нагружения в на базе испытаний реализуется не более одного блока нагружения Продолжительность действия переменных напряжений до разрушения или до определенной протяженности усталостной трещины График, характеризующий зависимость усталостной долговечности от вероятности разрушения, построенный по результатам испытаний на усталость прн случайном или блочном нагружении Зависимость усталостной долговечности от уровни напряжений, |
1 АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ
Абсцисса точки перелома. кривой усталости 45
Амплитуд* деформаций цикла 29
Амплитуда напряжений цикла 28
"Амплитуда цикла предельная 51
База испытаний 15
Блок нагружения * 99 >
Выносливость 2
Деформация цикла максимальная 23
Деформация цикла минимальная 25
Деформадия цикла средняя 27
Диаграмма предельных амплитуд цикла 53
Диаграмма предельных напряжений цикла 52
Диаграмма циклического деформяромния 54
Дисперсия случайного нагружения 75 \
Долговечность усталостная 104
Долговечность циклическая 41
Закон нагружения 18
Значение распределения нагрузок максимальное 72
Значение распределения нагрузок минимальное 73
Излом усталостный 7
Испытания на усталость 11
Коэффициент асимметрии цикла деформаций 39
Коэффициент асимметрии цикла напряжений 38
Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения 61
Коэффициент влияния поверхностного упрочнения 63
Коэффициент влияния шероховатости поверхности 62
Коэффициент концентрации напряжений эффективный 59
Коэффициент нерегулярности 97
Коэффициент снижения предела выносливости 58
Коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений 64
Коэффициент чувствительности к концентрации напряжений 60
Кривая нагружения 71
Кривая равной вероятности усталостного разрушения 56
Кривая распределения предела выносливости 57
Кривая распределения усталостной долговечности 105
Кривая распределения циклической долговечности 55
Кривая усталости 44
Максимум абсолютный 83
Максимум отрицательный 86
Максимум положительный 85
Медиана экстремумов случайного нагружения %
Минимум абсолютный 84
Минимум отрицательный 88
Минимум положительный 87
Нагружение блочное 102
Нагружение многоступенчатое 103
Нагружение нестационарное 67
Нагружение периодическое 16
Нагружение регулярное 17
Нагружение случайное 65
Нагружение случайное нестационарное 67
Нагружение случайное стационарное 66
|
Нагружение стационарное | |
|
Нагружение узкополосное | |
|
Нагружение широкополосное Нагрузка (напряжение, деформация) случайного нагружения | |
|
Напряжение цикла максимальное | |
|
Напряжение цикла минимальное | |
|
Напряжение цикла среднее | |
|
Напряжения цикла предельные | |
|
Образец для испытаний | |
|
Объект испытаний | |
|
Ожидание случайного нагружения математическое | |
|
Отклонение случайного нагружения среднее квадратическое | |
|
Пересечение нуля | |
|
Пересечение нуля восходящее | |
|
Пересечение нуля нисходящее | |
|
Период цикла | |
|
Плотность стационарного случайного нагружения спектральная | |
|
Повреждение усталостное | |
|
Предел выносливости | |
|
Предел выносливости при отнулевом цикле напряжений | |
|
Предел выносливости при симметричном цикле | |
|
Предел ограниченной выносливости | |
|
npedt i усталости | |
|
Предел усталости при пульсирующеи цикле напряжений | |
|
Продолжительность испытаний | |
|
Прочность усталостная | |
|
Размах деформаций цикла | |
|
Размах напряжений цикла | |
|
Размер блока нагружения | |
|
Разрушение усталостное | |
|
Распределение нагрузок (напряжений, деформаций) | |
|
Реализация случайного нагружения | |
|
Реализация схематизированная | |
|
Скорость роста усталостной трещины | |
|
Сопротивление усталости | |
|
Составляющая случайного нагружения статическая | |
|
Ступень нагружения " | |
|
Схематизация двухиараметрнческая | |
|
Схематизация однопараметрическая | |
|
Схематизация по методу пересечений | |
|
Схематизация по методу случайных ординат | |
|
Схематизация случайного нагружения | |
|
Схем пиация случайно со нагружения двухмерная | |
|
Схематизация случайного нагружения двухпараметрическая | |
|
Схем<личацич случайного нагружения одномерная | |
|
Схематизация случайного нагружения однопараметрмческая | |
|
Трещина усталостная | |
|
Усталость | |
|
Усталость малоцикловая | |
|
Усталость многоцикловая | |
|
Форма блока, | |
|
Функция долговечности при случайном нагружении | |
|
Цикл деформаций отнулевой | |
|
Цикл деформаций пульсирующий | |
|
Цикл деформаций симметричный | |
|
Цикл напряжений (деформаций) |
Цикл напряжений (деформаций) асимметричный Цикл напряжений (деформаций) знакопеременный Цикл напряжений (деформаций) знакопостоянный Цикл напряжений откулевой Цикл напряжений пульсирующий Цикл напряжений симметричный Циклы подобные Частота циклов "
Число циклов базовое Число циклов нагружения текущее Число циклов относительное Число циклов текущее
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА НЕМЕЦКОМ ЯЗЫКЕ
Absolutes maximum Absolutes minimum Ahnliche Schwingspiele
Asymmetrisches Spannungs - (Deformations-) Schwingspiel Beanspruchungsform Beanspruchungsfrequenz Beanspruchungsperiode Beanspruchungstufe Beanspruchungsverlauf Betriebsdauerlmle Bezuesniveau , Blockbeanspruchung Breitbandige Beanspruchung .Bruchschwjngspielzahl Dauerfestigkeit Dauerfestigkeitsamplitude Dauerfestigkeits-Diagram nach Haigh Dauerfestigkeits-Diagram nach Smith Deformationsamplitude Deformations-Scnwingbreite Deformationsverhaltnis
Einflussfaktor der Mittelspannungsempfindlichkeit
Einflussfaktor der Oberflachenrauhheit
Einflussfaktor der Oberflachenverfestigung
Einparametrische Klassierung der regellosen Beanspruchung
Einstufenbeanspruchung
Ermiidungsbruchflache ,
ErmOdungsfestigkeit
ErmiSdungspniftmg „
Ertragbare Betriebsdayer
Erwartungswert der regellosen Beanspruchung
Extremwertmedian der regellosen Beanspruchung
Fallender Nulldurchgang
Gesamteinf lussf aktor
Grenzschwuingspielzahl
Grenzspannungsamplitude
G ros se n ei nf 1 uss t a ktor
Klassierergebnis
Klassierung der regellosen Beanspruchung
Knickpunkt der Wohlerlmie
Kollektivgrosswert
Kollektivkleinstwert
Kurzzeitermudung
Langzeitermudung
Maximaldeformation
Mehrstufenbeanspruchung
Mimmaldetormation
Mittetdeformation
Mitteiwert der regellosen Beanspruchung Momenlanwert-Klassierung Neg.i lives Maximum Negatives Minimum
Niditstdttondre regellose Beanspruchung
Nive Periodische Beanspruchung Positives Maximum Positives Minimum РгиГкогрег Pulsierendes Deformations-Schwingspiel Pulsierendes Spannungs-Schwingspiel Realisierung der regellosen Beanspruchung Regellose Beanspruchung Regel iosigkeitskoeffizient Rissgeschwindigkeit Schmalbandige Beanspruchung Schwellfestigkeit Schwingspielzahlverhfiltnis Spa nnungsamplitude Spannungs-Schwmgbreite Sp.mnungs- (Deformations-) Schwingspiel Sp.mnungs-(Deformations-) Schwingspiel im Schwellbereich Spannungs- (Deformations-) Schwingspiel im Wechselbereich Sp.mnuncsverhiltnis . Spot Ira Ididrte der stationaren regellosen Beitnspruchung - Standardabweichung der regellosen Beanspruchung Stationare regellose Beanspruchung Steigender Nulldurchgang Streuung der regellosen Beanspruchung Symmetnsches Spannungs- (Deformations-) Schwingspiel Verieilungsfunktion der Bruchschwingspielzahl Vfcrteilungsfunktlon der Dauerfestigkeit Verleilungsfunktion der ertragbaren Betriebsdauer Wechselfestigkeit Wohlerlinie Wohlerlinie fur bestimmte Bruchwahrscheinlichkeit Zeitfestigkeit Zweiparametrische Klassierwifif der regellosen Beanspruchung ■* Zyklisches" Spannungs-Delormatlons-Diagram АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ 35 35 18 20 10 97 82 Absolute maximum Absolute minimum Asymmetrical cycle factor Asymmetrical strain cycle Asymmetrical stress cycle Block loading - lock size Broadband loading Cycle ratio Cyclic loading Cyclic stress-Strain curve Effective stress concentration (actor, fatigue nolch factor Endurance; hie to failure; fatigue crack life Endurance distribution curve, life distribution Curve Fatigue v Fatigue crack Fatigue damage Fatigue failure Fatigue fracture Fatigue life Fatigue limit stresses Fatigue strength Fatigue strength at N cycles, fatigue strength for finite l«fe. endurance limit Fatigue strength distribution curve Fatigue strength reductlong factor Fatigue strength surface condition factor Fatigue strength under symmetrical cycling Fatigue surface hardening factor Fatigue lest Fluctuating strain cycle Fluctuating stress cycle Frequency of cycles TUgn-cycle fatigue Irregularity coefficient Level -crossing; cross-level method Limit alternating stress; limit cycle amplitude Low cycle fatigue 9 Maiticmatic.it e\pe,-tation of random loading process 74 Maumum strain 23 Maximum stress 22 Me.i и stress - 26 Мели stress duginm (liaigh diagram) 63 Мели stress diagram (Smith diagram) 5? Mean va^ue ol random load 95 Minimum strain 25 Minimum stress 24 Negative maximum 86 Negative minimum Numiier of cycles *2. Number of cycles. base 15 One-parametric representation of random loading Period of cycle, time of cycle ; Positive maximum Positive minimum ®7 Power spectral density function of a stationary random loading 77 Pulsating strain tycte 37 Pulsating stress cycle *» Range of strain 31 ’ Range of stress 30 Rate of fatigue crack growth; crack speed & Revr sed strain cycle 34 Revci sed stress cycle 34 Sensitivity index, notch sensitivity Simtl.ir cycles S-\ curve for a given failure probability 56 Sou men, test piece ~ Sl.ind.ird deviation of a random loading process 76 Ste.idy componmi 94 Strain cycle amplitude 29 Stre^,s cycle amplitude 28 Stress. ratio 38 Symmetrical strain cycle 32 Symmetrical stress cycle 32 Tv.u parametric representation of random loading 80 Wodet curve, S-N curve 44 Zero-crossing 89 Zero-crossing with negative slope 91 Zero i rossing with positive slope 90 * АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА ФРАНЦУЗСКОМ ЯЗЫКЕ Amplitude des contraintes 28 Amplitude des deformations 29 Attente mathematique de chargement aleatoire 74 Bloc-programme de charge 102 Cassure de fatigue 7 Cassure finale 8 Chargement aleatoire „ 66 Chargement aleatoire bande eiroite 68 Chargement aleatoire bande large 69 Chargement altatoire reele 92 Chargement cycllque 16 Chargement eUatoire non-stetionnaire 67 Chargement aleatoire stationnaire 66 Coefficient (indice-) d’effet d’entaille 59 " -ontrainte maximale 22 i Ipntralnte minimate 24 i Jontrainte moyenne 26 Courbe d’endurance; courbe de fatigue 44 Courbe S-N pour egale probabilitede rupture 56 Cycle des contraintes (deformations) 19 Cycle des contraintes alternees 34 Cycle des contraintes dissymetriques 33 Cycle des contraintes pures ou symetriques 32 Cycle des contraintes onduiees 35, 37 Cycle des contraintes repetes 36 Cycles touivalentes 40 DMormatlon maximale 23 Deformation minimale 25 Deformation moyenne 27 Diagramme de Goodman-Smith 52 Diagramme de Haigh 53 Diagramme des probabilit6s de rupture 57 Diagramme effort-deformation I’ecroissage progressif 54 Dispersion de chargement aleatoire 75 Distribution de duree de vie 55 Distribution des efforts (contraintes, deformations) 70 Domaine de la contrainte alternee 30 Domaine de la deformation 31 Duree des essais . 14 Duree de vie de fatigue 104 Ecart-type de chargement aleatoire 76 Endurance; duree ae vie en fatigue 41 Eprouvette; barreau d"essai; specimen 13 Essais de fatisue 11 Farteur de reduction d"endurance 58 Facteur d"effet d"etat de surface 62 Facteur de sensibilitea a I’elfet d"entaille 60 Facteur d"irregularite 97 Fatigue olfeocycllque 9 Fissure de fatigue 4 Frequence des cycles 20 Limile d"endurance de cycle alternee pure 48 Limited de fatigue (d’endurance); resistance A la fatigue 47 Limite de fatigue par efforts r£p6t&s; limite d’endurance des cycles 49 Limite de nombre des cycles, nombre conventionelle des cycles 15 Minimum absolu 84 Minimum negatif 88 Minimum positif 87 Mode de chargement 18 Modulation de charge 99 " Niveau de charge 94 Nombre des cycles 42 Objet d"essais 12 Palier de charge 98 Passage par zero 89 Pente negative 91 Pente positive 90 Periode de cycle 21 Pic absolu; valeur maximale pics 83 Point d’inversion 45 PSD fonction de chargement aleatoire stationnaire 77 Rapport de contrainte * 38 Representation de chargement aleatoire 78 Resistance a la fatigue 2 Resistance a la fatigue pour N cycles; resistance a la fatigue sou* * endurance limitee 46 Rupture de fatigue 6 Tau* des cycles 43 Vitesse de propagation d"une fissure de fatigue; vitesse de fissuration 5 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАСЧЕТОВ И ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТЬ Обозначение Определение 1. Разрушение F. Cassure; fracture Разделение материала объекта на части с полной потерей его прочности и работоспособности 2. Коррозионная усталость D. Schwingungrisskorrosion E. Corrosion-fatigue cracking F. Fatigue sous corrosion Процесс развития (накопления) повреждений, возникающих при одновременном воздействии переменных напряжений и коррозионных сред, вызывающих уменьшение долговечности 3. Трещина F. Fissure; crique; fracture Нарушение сплошности материала объекта в виде щелевидного разрыва 4. Фронт усталостной трещины Граничная линия разделения (разрыва) материала объекта в процессе образования и роста усталостной трещины 5. Усталостные линии E. Beach markings F. Lignes d"arret; lignes frontale Линии на усталостном изломе, образующиеся в процессе роста усталостной трещины 6. Гипотеза суммирования усталостных повреждений D. Schadensakkumulationshypothese Е Cumulative damage hypothesis (low; rule); damage integration model F Hypothese de dommage cumulatif; lois d"endommagement Метод учета накопления повреждений при изменяющихся условиях периодического нагружения 7. Градиент первого главного напряжения D. Spannungsgefalle (Normalspannung) E. Maximum principal Mtch root stress gradient где x точки определяемая по формуле стояние от поверхности до текущей 8. Относительный градиент первого главного напряжения D. Bezogenes Spannungsgefalle (Normalspannung) E. Relative gradient of maximum principal notch root stress Величина, определяемая по формуле 9. Градиент касательного напряжения D. Spannungsgefalle (Schubspannung) E. Shear stress gradient 1 - 1 л ч * 55 с I g g а н и зменения касательного напряжения по ю х сечения объекта в зоне е. Градиент касательного напряжения по формуле 10. Относительный градиент касательного напряжения D. Bezogenes Spannungsgefalle (Schubspannung) E. Relative gradient of shear stress Отношение значению в Примечани касательно! градиента касательного напряжения к зоне концентрации напряжений. е. Относительный градиент "о напряжения вычисляют по формуле 11. Надрез E. Stress concentrator, stress raiser Резкое изменение размеров в формы объекта, вызывающее концентрацию напряжений 12. Разгружающая выточка D. Entlastungskerbe E. Stress-relieving groove F. Gorge de decharge Специальный надрез, наносимый на объект для снижения максимальных напряжений в зоне концентрации напряжений 13. Тренировка F. Entrainement a la fatigue Периодическое нагружение объекта с целью повышения предела выносливости E. Rest period; pause Временное прерывание нагружения при испытаниях на усталость или эксплуатация 15. Ускоренные испытания D. Zeitgeraifte Prufung E. Accelerated testing 16. Неразрушенный образец E. Unbroken test piece F. Specimen en essai de fatigue sans rupture, eprouvette non rompue Испытанный образец, циклическая долговечность которого превышает базу испытания F. Charge, effort Действие на объект, приводящее к возникновению напряжений или деформаций в сечениях тела Примечание Различают механическое, термическое, физико-химическое действие и др. 18 Нагружение D. Beanspruchung prozess F. Sollicitation Процесс действия нагрузки на объект 19 Реальное нагружение D Reale Beanspruchung Совокупность последовательных значений нагрузок, действующих на объект в процессе испытаний или эксплуатации 20. Эксплуатационный режим нагружения Е. Betriebsbeanspruchung Е. Service loading Режим нагружения, характерный для условий эксплуатации объекта 21. Эквивалентные нагружения D. Aquivalente Beanspruchungen Нагружения, при которых функции распределения ресурса оказываются совпадающими 22. Ресурс D. Ertragbare Lebensdauer 23. Вероятность разрушения D. Bruchwahrscheinlichkeit E. Failure probability Вероятность того, что при заданном числе циклов нагружения объекта произойдет его разрушение или возникнет усталостная трещина определенной протяженности 24. Вероятность безотказной работы D. Uberlebungwahrscheinlichkeit E. Life probability; probability of survival; survival probability 25. Концентрация напряжений (деформаций) D. Spannungskonzentration E. Stress (strain) concentration F. Entsille de contrainte Повышение напряжений (деформаций) в местах изменений формы или нарушений сплошности материала 26. Номинальное напряжение E. Nominal Stress F. Contrainte nominale Напряжение, вычисляемое по формулам сопротивления материалов без учета концентрации напряжений, остаточных напряжений и упругопластического перераспределения напряжений в процессе деформирования. Примечание, а) при изгибе где М и - изгибающий момент в расчетном сечении образца, Н м (кгс мм); W oc - осевой момент сопротивления расчетного поперечного сечения образца, м 3 (мм 3), б) при растяжении и сжатии где Р - осевая сила (нагрузка), приложенная к образцу, Н (кгс); F - площадь расчетного поперечного сечения образца, м 2 (мм 2); в) при кручении где М К - крутящий момент в расчетном сечении образца, Н м (кгс мм); Wp - полярный момент сопротивления расчетного поперечного сечения, м (мм 3) 27. Номинальная деформация E. Nominal strain F. Deformation nominale Деформация, вычисляемая по формулам сопротивления материалов без учета концентрации деформаций, остаточных деформаций и упругопластического перераспределения деформаций в процессе деформирования. е Н - линейная деформация; у Н - деформация сдвига 28. Теоретический коэффициент концентрации напряжений E. Theoretical stress concentration F. Facteur theorique de concentration de contrainte Характеристика концентрации напряжений в материале при упругом деформировании. а с -для нормальных напряжений; а - для касательных напряжений 29. Коэффициент концентрации напряжений D. Kerbwirkungzahl Е Stress concentration factor F Coefficient (indice) d"effet d"entaille Характеристика концентрации напряжений при упругопластическом деформировании. К о1 -для нормальных напряжений; К 1т -для касательных напряжений. 30. Коэффициент концентрации деформаций E. Strain concentration factor Характеристика концентрации деформаций при упругопластическом деформировании. Ке - для линейных деформаций; Ку - для деформаций сдвига. 31. Динамический коэффициент D. Crestf aktor F. Facteur de crete Отношение среднего квадратического отклонения случайного нагружения к абсолютному максимуму, соответствующее всей продолжительности испытаний или эксплуатации в одинаковых условиях 32. Дискретизация D. Diskretisierung E. Discretisation Замена непрерывной функции дискретной последовательностью числовых значений 33. Пиковое значение Максимум или минимум нагрузки 34. Схематизация по методу максимумов D. Maximalwert-Klassierung Схематизация случайного нагружения, при которой амплитуды циклов нагружения вычисляют по положительным максимумам и средней нагрузке случайного нагружения, которая принимается постоянной 35. Схематизация по методу экстремумов D. Extremwert-Klassierung Схематизация случайного нагружения, при которой амплитуды циклов нагружения вычисляют по положительным максимумам, отрицательным минимумам и среднему уровню нагрузок 36. Схематизация по методу размахов D. Schwingbreiten-Klassierung Схематизация случайного нагружения при которой амплитуды циклов нагружения вычисляют по размахам экстремальных значений нагрузок 37. Схематизация по методу полных циклов D Klassierung nach der Methode der vollstandigen Schwingspiele Схематизация случайного нагружения; при которой учитываются по специальной методике сочетния размахов экстремальных значений нагрузок 38. Усеченный закон распределения D Kleinstkollektiv Закон распределения, полученный из исходного закона путем отбрасывания части области определения случайной величины и соответствующей нормировки функции плотности вероятности 39. Объем выборки IX Kollektivumfang Количество значений случайной величины в выборке 40. Форма закона распределения D. Kollektivform Вид кривой плотности распределения вероятности 41. Максимальное значение случайной величины в выборке D. Kollektivgrosswert Максимальное в алгебраическом смысле значение случайной величины в выборке 42. Минимальное значение случайной величины в выборке D. Kollektivkleinstwert Минимальное в алгебраическом смысле значение случайной величины в выборке 43. Корреляционная таблица D. Korrelationstabelle Таблица, характеризующая совместную повторяемость двух параметров нагружения (например, с а и c m или с max , и с min , получаемую при схематизации случайного нагружения Под нагрузкой понимается не только механическое усилие, но и любое другое действие (например, тепловое или физико-механическое), приводящее при периодическом нагружении к появлению и развитию усталостных повреждение и к усталостному разрушению. Схематизация по методу максимумов При схематизации реального нагружения по методу максимумов не учитывают единичные колебания нагрузки, лежащие ниже средней нагрузки случайного нагружения. При этом предполагают, что распределение отрицательных минимумов симметрично распределению положительных максимумов относительно средней нагрузки случайного нагружения. Поэтому такая схематизация приводит к нагружению, обладающему большим повреждающим действием, чем реальное нагружение. Схематизация по методу экстремумов При схематизации реального нагружения по методу экстремумов учитывают только положительные максимумы и отрицательные минимумы, а за амплитуды принимают значения разностей между максимумами и минимумами и средней нагрузкой случайного нагружения. Полученные амплитуды сводят в распределение нагрузок, по которому находят функцию распределения амплитуды схематизированного нагружения. Схематизация по методу размахов При схематизации реального нагружения по методу размахов применяют как однопараметрическую, так и двухпараметрическую схематизацию. Различают метод учета всех размахов, метод учета восходящих размахов, метод размахов, превышающих заданное значение, и метод укрупненных размахов. При расчете ресурса изделия с использованием схематизации по методу размахов получается, как правило, завышение расчетного ресурса по сравнению с фактическим, что является недостатком метода. Другая особенность метода размахов заключается в том, что при отбрасывании малых размахов единичных колебаний нагрузки существенно изменяется функция распределения амплитуд (распределение нагрузок) Схематизация по методу полных циклов При схематизации реального нагружения по методу полных циклов учитывают все сочетания размахов единичных колебаний нагрузки, получая данные, характеризующие повторяемость амплитуд единичных колебаний нагрузки различных уровней. При такой схематизации, в отличие от метода размахов, не выпадают из рассмотрения размахи единичных колебаний больших нагрузок. Этот метод дает, как правило, наилучшее соответствие по повреждениям схематизированного и реального нагружения. Редактор В. С. Бабкина Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор А Г. Старостин Сдано в наб. 15.09 80 Поди, к печ. 01.07.81 3.0 п. л. 3.45 уч -изд. л. Тир. 6000 Пена 20 коп. Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123557, Москва, Новопресненский пер, 3 Тип. «Московский печатник». Москва, Лялин пер, 6 Зак. 430 Большинство деталей машин и механизмов, а также элементы некоторых строительных конструкций испытывают действие переменных во времени нагрузок
, причем эти нагрузки могут изменяться во времени по величине или и по величине, и по знаку
. В этой краткой
беседе Читатель узнает, что поведение стержня, находящегося под действием таких нагрузок, существенно отличается от его поведения при статическом нагружении, которое мы рассматривали ранее. Необходимо отметить, что разрушение материала при действии переменных нагрузок происходит при значительно меньших напряжениях, чем при действии статических нагрузок. При этом материал разрушается без заметных остаточных деформаций даже в том случае, когда он является пластичным
(словно материал теряет своипластические свойства, иными словами, «устает
»). 14.1. Что называется усталостью
?
Как легче всего разломать медную проволоку? Несколькими повторными перегибами в одном каком-то ее сечении. В этом случае говорят, что проволока ломается, потому что ее материал «устал
». При этом «усталость
» материала не связана
с изменением его физико-механических свойств. Усталостью
называют явление разрушения материала в результате постепенного накопления в нем повреждений
(микротрещин), приводящих к возникновению усталостной трещины
при многократном повторном нагружении.
Излом детали от усталости имеет характерный вид. В поперечном сечении почти всегда можно наблюдать две
зоны. Одна из них – гладкая, притертая, образованная вследствие постепенного развития трещины, а другая – крупнозернистая, образовавшаяся при окончательном изломе сечения детали, ослабленного развивающейся трещиной. Усталостному разрушению подвержены многие детали машин и элементы конструкций. Это оси вагонов, шатуны моторов, гребные винты и т. п. Термин «усталость
» впервые ввел в рассмотрение в 1828 г. французский ученый Жан Виктор Понселе
(Poncelet
, 1788 – 1867 гг.). 14.2. А что такое выносливость
?
Это способность материала сопротивляться усталостному разрушению при действии повторно-переменных напряжений.
14.3. Что называется пределом выносливости
?
Пределом выносливости
называется максимальное по абсолютному значению напряжение, при котором материал еще способен сопротивляться усталостному разрушению при любом произвольно большом числе повторений переменных напряжений.
Предел выносливости определяется экспериментально. Он зависит от целого ряда факторов и, в частности, от закона изменения нагрузки во времени
. 14.4. При каком нагружении в стержне возникают переменные во времени напряжения
?
На участке AB
между опорами вал испытывает чистый
изгиб (эпюра изгибающих моментов построена на сжатых
волокнах). Проследим за изменением нормального напряжения в точке К
, расположенной вблизи контура поперечного сечения (рис. 14.1, б
). Напомним, что напряжения при изгибе в произвольной
точке поперечного сечения равно: При повороте
вала расстояние y
от точки К
до нейтральной оси x
будет изменяться от 0, когда точка находится на оси x
, до , когда точка К
занимает крайнее верхнее или крайнее нижнее положение. В некоторый момент времени t
это расстояние может быть определено по формуле Из последней формулы видно, что напряжение в точке К
изменяется по синусоидальному
закону (рис. 14.1, в
). За один полный оборот оси рассматриваемая точка попадает из зоны растяжения в зону сжатия (или наоборот). Мысленно представим теперь, что к этой же оси вагона помимо двух сил P
(рис. 14.1, а
), вызывающих ее изгиб, по концам приложены и две растягивающие постоянные
силы . Тогда напряжение в точке К
будет равно алгебраической
сумме напряжений, возникающих как от растяжения
, так и от изгиба
: В этом случае график изменения напряжений в рассматриваемой точке K
во времени будет представлять собой синусоиду, но смещенную вверх относительно оси t
на величину . 14.5. Что называется циклом напряжений
? Какие бывают виды
циклов напряжений и каковы их характеристики
?
Циклом
напряжений
называется совокупность всех последовательныхзначений напряжений, возникающих в материале за один период времени T их изменения при регулярном нагружении.
Цикл характеризуется следующими параметрами (рис. 14.2): · максимальным напряжением
; · минимальным напряжением
; · средним напряжением
; · амплитудным напряжением
; · коэффициентом асимметрии
14.6. Как проводятся испытания материала на усталость и как выглядит кривая усталости
?
Наиболее распространенными являются испытания образцов на чистый изгиб
при симметричном
цикле, поскольку именно этот цикл напряжений является самым опасным для материала (вспомним пример с медной проволокой), а проведение этого эксперимента значительно проще, чем для других видов циклов. Для проведения такого эксперимента изготавливают партию из Первый образец нагружают таким образом, чтобы возникающие в нем максимальные нормальные напряжения были заведомо ниже предела прочности материала
( С помощью счетчика оборотов, имеющегося на испытательной машине, фиксируют число циклов нагружения, которое выдержит каждый образец до разрушения. По результатам испытаний строят график зависимости числа циклов N
, которое выдерживает образец без разрушения, от максимального напряжения , создаваемого в образце (рис. 14.3). Кривая называется кривой усталости
или кривой Велера
(по имени служащего немецких железных дорог Августа Велера
(Wohler
, 1819 – 1914 гг.), опубликовавшего в 1870 г. результаты своих экспериментов с образцами на усталость). Практика проведения испытаний показывает, что образцы, выдержавшие без разрушения циклов, могут при данном нагружении проработать неограниченное время. Поэтому продолжительность испытаний заранее оговаривается. Для того чтобы иметь наглядное представление о порядке указанного значения числа циклов, заметим, что ось железнодорожного вагона на пути от Москвы до Владивостока испытывает около циклов. Предварительно задаваемая наибольшая продолжительность эксперимента на усталость называется базой испытаний .
Еще раз напомним, что максимальное по абсолютному
значению напряжение цикла, при котором до базы испытания
не происходит усталостного разрушения, называется пределом выносливости
.
Кривые усталости для цветных
материалов не имеют асимптоты, и их ординаты с ростом N
падают до нуля. Для цветных материалов вводится понятие условного предела выносливости
. За его значение принимается наибольшее напряжение, при котором образец выдерживает не менее циклов.
Рассмотрим, например, ось вагона, имеющую круглое поперечное сечение диаметром d
, нагруженную силами P
и вращающуюся
с постоянной угловой скоростью
(рис. 14.1, а
). Подшипники, на которые опирается вал, будем рассматривать как шарнирные опоры.
.
.
.
6 – 10 совершенно одинаковых образцов, имеющих в пределах рабочей части строго круговую цилиндрическую форму. Диаметр образцов обычно составляет от 5 до 10 мм.
), но выше предела выносливости.
Для последующих образцов максимальное напряжение уменьшают.
Из рис. 14.3 видно, что по мере уменьшения напряжения число циклов N
начинает очень быстро расти, поэтому кривая усталости имеет значительную протяженность вдоль оси абсцисс. Для многих материалов эта кривая асимптотически
приближается к некоторому значению максимального напряжения, начиная с которого образцы не проявляют никаких признаков разрушения. Поэтому при соответствующем числе циклов испытания можно прекратить.
