Файл: Кравченко, Петр Ефимович. Усталостная прочность учебное пособие.pdf

И/ р

После этого с помощью червячной пары 4 и 5 создают момент М, от которого при работе машины будут возникать напряжения

получим напряжения, изменяющиеся по несимметричному циклу от

Частота изменения напряжений устанавливается специальным

переключателем и равна либо 1500, либо 3000 циклов в минуту.

Машина имеет автомат, останавливающий ее в момент разру­ шения образца, и счетчик числа циклов.

Описание машин для испытаний повторным растяжением-сжа­ тием дано в работе Г. В. Ужика [3]. Изучая их устройство, надо иметь в виду, что при повторном изгибе или кручении наиболее напряженными ^вляются лишь поверхностные слои металла.

При повторном же растяжении-сжатии вследствие равномер­ ного распределения напряжений максимальному деформированию подвергается весь объем металла. Поэтому для проведения таких испытаний требуются машины с гораздо большей мощностью. Это обстоятельство в сочетании с требованием быстроходности привело к тому, что в машинах для испытаний на растяжение-сжатие на­ гружение образца или детали осуществляется обычно силами инер­ ции неуравновешенных масс, силами электромагнитного взаимодей­

диска, снабженных неуравновешенными грузами А и Б. Центробежная сила грузов передается на неподвижно укрепленный образец В.

И так как подшипники, имеют свободу перемещения только в на­ правлении оси образца, то последний испытывает попеременно осе­ вое растяжение и сжатие.

Недостатком таких машин является необходимость поддержи­ вать угловую скорость дисков строго постоянной, так как центро-

18

зависимость амплитуды или наибольшего напряжения (в

случае несимметричных циклов), вызывающего разру­ шение, от числа циклов N.

ризонтальной асимптоте, ордината которой a-i и равна пределу выносливости. Индекс «—1» указывает на то,

что предел выносливости в данном случае определен для цикла с коэффициентом г — —1, т. е. для симмет­ ричного цикла.

Асимптотический характер кривой усталости, пока­

зывает, что при напряжениях, близких к пределу вынос­ ливости, разрушающее число циклов возрастает весьма

быстро. Поэтому, если при испытаниях металл выдер­ жал без разрушения базовое число циклов, то можно

утверждать, что он выдержит то же напряжение и при

значительно большем числе циклов.

Последний вывод не распространяется на цветные

металлы, так как кривая усталости для них' не имеет

Часто эту кривую называют кривой Вёлера. Но Вёлер, ана­

лизируя результаты своих исследований, еше не пользовался этой кривой.

20

асимптоты даже после N — 108 циклов и все время по­ нижается. Поэтому для цветных металлов определяют­ ся ограниченные ппеделы выносливости, соответствую­

щие определенной базе.

Рис. 9. Определение предела выносливости по резуль­ татам испытаний трех образцов

При испытании стальных образцов, особенно если они не закалены или прошли закалку и последующий высо­ кий или средний отпуск, кривая усталости всегда имеет ярко выраженный асимптотический характер.

Второй способ основан на представлении результатов испытаний в полулогарифмических координатах

(рис. 9). В этом случае по оси абс­

цисс наносятся логарифмы чисел цик­ лов, а по оси ординат — напряжения в обычном масштабе. Критерием для суждения о пределе выносливости служит перелом кривой. Для многих черных металлов (и некоторых цвет­ ных) кривая после ее перелома име­

честву циклов (базе) соответствует определенная величина ограни­ ченного предела выносливости.

Трет *и й способ основан на построении графиков, в кото­ рых по оси абсцисс откладывается величина, обратная числу цик­

лов (рис. 10). В этом случае кривую экстраполируют до пересе­ чения с осью ординат и определяют предел выносливости как орди­ нату точки пересечения кривой с осью, так как абсцисса этой точЬи равна нулю, что отвечает

21

Этот способ удобен для быстрого ориентировочного

определения предела выносливости по результатам испытаний трех

образцов при различных нагрузках.

Если рабочее напряжение, возникающее в опасной

точке, больше предела выносливости, то материал дета­ ли будет работать в области ограниченной выносливости (рис. 8, 9).

В таких случаях принято говорить не о выносливо­ сти. а о долговечности детали.

Следовательно, под долговечностью понимают число циклов, выдерживаемых деталью до разрушения при на­ пряжениях, больших, чем предел выносливости.

§ 4. ВЕЛИЧИНА ПРЕПРЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ПРИ СИММЕТРИЧНЫХ ЦИКЛАХ

В настоящее время окончательно установлено, что величина предела выносливости для каждого металла должна определяться путем непосредственных испыта­ ний-на выносливость и может быть предсказана на осно­ вании других его свойств лишь приближенно.

Вместе с тем испытания на выносливость обычным способом (§ 3) требуют значительных затрат времени. Так, для получения кривой усталости лишь для одной марки стали при проведении испытаний на одной ма­

шине Глаже с частотой 50 герц) требуется около 150

часов. Кроме того, надо иметь не менее шести тщатель­ но изготовленных образцов.

Поэтому было предпринято немало попыток разра­ ботать методы так называемых ускоренных испытаний, чтобы сократить и время, и число образцов, потребных для испытания.

В настоящее время известно несколько таких мето­ дов, но ни один из них не обеспечивает достаточной точ­

разрешения, а изучение явления усталости и определе­

выносливости получено при испытании образцов на пе­

ременный изгиб вследствие наибольшей простоты изгиб-

22