Усталость материалов деталей машин. Влияние различных факторов (поверхностного упрочнения, абсолютных размеров и т.д.) на предел выносливости деталей машин

Усталость - процесс постепенного накопления повреждений материала (трещин) под действием переменных напряжений.

Соротивление усталости - способность материала воспринимать многократные действия переменных напряжений от заданной нагрузки без разрушения называют

В местах, где резко меняется площадь поперечного сечения деталей, напряжение распределяется неравномерно, т.е. возникает концентрация напряжений. Влияние концентрации напряжений на предел выносливости учитывают эффективным коэффициентом концентрации напряжений :

,

где - предел выносливости гладкого образца; - предел выносливости образца (детали) с концентратором напряжений при том же виде нагружения.

С увеличением абсолютных размеров детали их предел выносливости снижается, т.к. с увеличением размеров детали растет в объеме детали и количество дефектов, возрастает вероятность того, что данные дефекты попадут в зону концентрации напряжений. Влияние абсолютных размеров детали на предел выносливости учитывают коэффициентом влияния абсолютных размеров поперечного сечения :

,

где - предел выносливости стандартного лабораторного образца диаметром ; - предел выносливости образца (детали) диаметром .

С увеличением шероховатости поверхности детали предел выносливости понижается. Микронеровности поверхности создают условия для образования микротрещин и сами являются концентраторами напряжений. Влияние состояния поверхности на предел выносливости учитывают коэффициентом влияния качества обработки поверхности :

,

где - предел выносливости испытуемого образца (детали) с определенной обработкой поверхности; - предел выносливости стандартного тщательно отполированного образца.

Для повышения несущей способности деталей используют разные способы поверхностного упрочнения: цементацию, закалку ТВЧ, наклеп. Упрочнение поверхности детали значительно повышает предел выносливости, что и учитывают коэффициентом влияния поверхностного упрочнения :

,

где - предел выносливости образца (детали) с поверхностным упрочнением; - предел выносливости стандартного лабораторного образца.

На практике характеристики сопротивления усталости ответственных деталей определяют экспериментально – с помощью испытаний деталей в условиях, приближенных к условиям эксплуатации. При этом используют коэффициенты снижения предела выносливости и , учитывающие все приведенные выше коэффициенты:

и .

Тогда предел выносливости детали в рассматриваемом сечении:

и ,

где - предел выносливости гладких стандартных образцов.