Расчет на прочность при действии переменной напряжений, кривая усталости, предел выносливости

Предел выносливости (усталости)σ _R – наибольшее (предельное) напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого числа циклов. Кривая усталости показывает, что с увеличением числа цикла максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала, значительно уменьшается.

Многие детали машин и механизмов, а также конструкции сооружений в процессе эксплуатации подвергаются циклически изменяющимся во времени воздействиям. Если уровень напряжений, вызванный этими воздействиями, превышает определенный предел, то в материале формируются необратимые процессы накопления повреждений, которые в конечном итоге приводят к разрушению системы.

Путем многократных испытаний (если имеется достаточное количество образцов) можно определить число циклов, которое выдерживает образец до разрушения, в зависимости от величины цикла. Эта зависимость имеет вид кривой, показанной на рис. и называется диаграммой усталостного разрушения Велера.

. Кривая усталости показывает, что с увеличением числа цикла максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала, значительно уменьшается.

Предел выносливости (усталости) σ _R – наи-большее (предельное) напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разруше-ния образца после произвольно большого числа циклов.

49. Проектный расчет диаметра вала при кручении по предельно допускаемым значениям напряжений и угла закручивания. Кручение – это такой вид деформации бруса, при котором в его поперечных сечениях возникает единственный внутренний сило­вой фактор – крутящий момент, обозначаемый или . Прочность бруса, работающего на кручение, считают обеспе­ченной, если наибольшие касательные напряжения, возникающие в его опасном сечении, не превышают допускаемых: Конечно, незначительное (до 5...6%) превышение расчетного напряжения над допускаемым не опасно.

, где Условие жесткости при кручении имеет вид: для круга: а затем по формуле вычисляют диаметр ва­ла. Из двух значений диаметра вала, определенных из расчетов на прочность и жесткость, в качестве окончательного (исполнитель­ного размера) должен быть, конечно, принят больший.

50. Расчеты на прочность при переменных напряжениях, термины: усталость, выносливость, предел выносливости, кривая усталости.

В процессе эксплуатации различного рода конструкций и машин напряжения во многих их деталях многократно изменяются как по величине, так и по знаку. Действию переменных напряжений подвержены силовой набор и обшивка крыла, оперения и фюзеляжа самолетов, лопасти винтов самолетов и вертолетов, барабаны и покрышки колес транспортных средства, вагонные оси и валки прокатных станов и многие другие детали машин. Опыт показывает, что детали, подвергнутые воздействию переменных напряжений, разрушаются при напряжениях, значительно меньших предела прочности, а иногда и предела пропорциональности материала. Явление прогрессивного разрушения под действием переменных напряжении носит название усталости материала.

Рассмотрим сначала случаи, когда напряжения в детали изменяются во времени периодически, не затрагивая вопросы усталостной прочности при нерегулярном нагружении. Однократная смена напряжений, т. е. совокупность последовательных значений напряжений за один период, называется циклом. Если максимальное значение напряжений (σmax или τmax) и минимальное значение напряжений (σmin или τmin) численно равны между собой, но противоположны по знаку, то цикл изменения напряжения называется симметричным. Если же максимальные и минимальные напряжения не равны между собой, то цикл называется асимметричным.

Выносливость – способность материала сопротивляться усталостному разрушению. Предел выносливости (усталости) σ _R – наибольшее (предельное) напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого числа циклов. Кривая усталости показывает, что с увеличением числа цикла максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала, значительно уменьшается.