Файл: Школьник, Л. М. Скорость роста трещин и живучесть металла.pdf

временным выдавливанием вокруг отверстия кольцевой канавки.

Испытания, выполненные на рельсах типа Р50 про­ изводства Кузнецкого металлургического комбината, с болтовыми отверстиями, просверленными и продавлен­ ными пуансоном, позволили установить, что наиболь­ шую долговечность до разрушения имеют упрочненные рельсы, т. е. с продавленными отверстиями. Снятие во­ круг отверстия фаски, хотя и повышает долговечность, но всего лишь на 15—16% (табл. 27), тогда как упроч­ нение продавливанием пуансона повышает долговеч­ ность в три и более раз. При этом наибольший эффект был обнаружен на сырых рельсах. Абсолютная живу-

* Числитель — тысячи циклов, знаменатель — проценты.

165

честь рельсов в результате упрочнения значительно воз-' росла, однако относительная (в долях от общей долго­ вечности) снизилась. Испытания рельсов проводили на машине с гидравлическим пульсатором при частоте 7 гц на изгиб с нагрузками Лпах=49 т и Рт\п=1 т, прило­ женными в середине пролета 0,5 м; отверстие в шейке рельса находилось иа расстоянии 0,125 м от опоры.

А. И. Скаков применил для упрочнения отверстий в рельсах штампы различной формы: конические, коль­ цевые и комбинированные — конические со сплошным . и секторным кольцом. Испытания выявили наибольший эффект упрочнения при одновременной раздаче отвер­ стия и штамповке вокруг него концентрической канав­ ки. Насколько эффективно такое упрочнение замедляет рост трещин, можно судить по тому, что рельс, имев­ ший начальную трещину у кромки болтового отверстия размером около 3 мм, после наклепа оказался практи­ чески таким же прочным, как если бы он не имел тре­ щины. Опыты показали, что упрочнение болтовых от­ верстий обжатием в штампах позволяет полностью по­ давить развитие небольших начальных трещин и в значительной степени замедлить дальнейший рост боль­ ших сквозных трещин длиной 15—20 мм.

3. РАССЕЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫНОСЛИВОСТИ ПО НАЧАЛУ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН, ПЕРИОДУ РАЗВИТИЯ

И ОКОНЧАТЕЛЬНОМУ РАЗРУШЕНИЮ

Повышение надежности и гарантированная долговеч­ ность высоконагруженных элементов конструкций требу­ ют учета рассеяния усталостных свойств материалов при расчете на прочность, что в свою очередь обусловливает вероятностный подход к оценке надежности и долговеч­ ности.

Усталостным испытаниям материалов свойственен больший разброс, чем другим видам испытаний. Это обу­ словливается изменением некоторых факторов, неизбеж­ ным в процессе длительного эксперимента. Колебания чистоты обработки поверхности, размеров образцов, ве­ личины нагрузки, степени неоднородности материала, распределения неметаллических включений, температуры и других факторов вызывают изменение напряженности и рассеяние характеристик выносливости.

166

Как показано в работе [96], при анализе закономер­ ностей распространения трещины не следует ограничи­ ваться сравнением дисперсий логарифмов чисел циклов,

ошибочному заключению, что рассеяние по окончатель­ ному разрушению меньше, чем по началу возникновения трещины. Такой вывод может ,быть следствием иеучета особенностей процесса логарифмирования. Поэтому реко­ мендуется рассеяние по началу возникновения трещины и окончательному разрушению оценивать по дисперсии са­ мих величин, а не их логарифмов. Важно также выяснить

напряжений а с т = 4 ) , вырезанных вдоль направления про­ катки из плакированного алюминиевого сплава Д16-АТ. Длины трещин измерялись автоматически с помощью фольговых датчиков и самопишущего устройства. УѴТ ко­ лебалось в пределах от 210 до 730 килоциклов, a NK от 448 до 1190 килоциклов.

(рис. 76). В пределах линейного участка справедливо ра­ венство

ѵl g / ( Л 0 - l g / ( Л М

167

тельному разрушению. Наименьшее рассеяние показы­ вает живучесть /Ѵ,к. Коэффициент корреляции между /Ѵт и vig- составляет —0,308, что означает, что скорость роста трещин в среднем тем меньше, чем позже она поя-

01

вилась. Положительный коэффициент корреляции между JVT И Л / ж позволяет сделать заключение, что чем позже возникает трещина, тем дольше она распространяется.

168

J