Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: LII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 06 сентября 2018 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Материаловедение

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Усатова Е.С. ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА МНОГОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. LII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 17(52). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/17(52).pdf (дата обращения: 20.11.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА МНОГОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ

Усатова Екатерина Сергеевна

студент, инженерно-строительного факультета ННГАСУ, РФ, г. Нижний Новгород

В настоящее время циклические испытания механических свойств материалов имеют существенное значение, так как во время работы большая часть деталей машин, транспортных конструкций и др. претерпевают влияние переменных нагрузок.

В материалах, в результате циклических напряжений, появляются и со временем развиваются трещины, которые в дальнейшем приводят к полному разрушению.

Усталостью называется постепенный процесс увеличения повреждений в материалах под влиянием циклических нагрузок, который приводит к изменению его свойств, образованию трещин и дальнейшему разрушению.

Задачей усталостных испытаний является количественная оценка способности материала работать в условиях циклического нагружения, не разрушаясь при этом.

Методика выполнения испытаний на многоцикловую усталость

Многоцикловой усталостью называют усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит в основном при упругой деформирмации.

Существует много современных разнообразных методов испытаний на усталость. Они отличаются характером изменений напряжений во времени, схемой нагружения (растяжение-сжатие, изгиб, кручение), наличием или отсутствием концентраторов напряжений. Усталостные испытания выполняются при различных температурах и в различных средах.

Циклические напряжения, которые постоянно изменяются по величине, а во многих случаях и по знаку, воздействуют на образцы во время каждого усталостного испытания.

Цикл напряжений – это совокупность переменных значений за одно время их изменения. Максимальным напряжением цикла – σmax называют напряжение, наибольшее по алгебраической величине. Минимальным напряжением цикла - σmin – наименьшее по алгебраической величине.

Цикл является симметричным, если Rσ = -1 (кривая 1 на рис.1). Цикл называется асимметричным, если минимальное и максимальное напряжение цикла различны по величине (кривая 2 на рис.1). На практике чаще всего используют знакопеременные циклы с Rσ = -1.

 

Рисунок 1. Разновидности циклов напряжений:

1 – симметричный цикл, 2 – асимметричный

 

По ГОСТ 25.502-79 испытания на усталость проводят на образцах круглого и прямоугольного сечений, гладких и с надрезом. Некоторые из стандартных образцов показаны на рис. 2. Диаметр цилиндрической части гладких образцов d обычно составляет 5-10 мм, а у образцов с надрезом d=10…20 мм при глубине надреза t=0,25*d. Ширина рабочей части плоских образцов b = 10…20 мм и толщина h = 5…10 мм.

 

Рисунок 2. Рабочие части образцов для испытания на усталость:

a – тип II, б – тип IV, в – тип V, г – тип VII

 

Выносливость образцов существенно зависит от их размеров, часто они довольно выше у образцов с меньшим сечением. Поэтому для сравнения необходимо использовать данные, полученные на образцах одного типа.

Качество и состояние поверхностного слоя образца существенно влияют на итоговые результаты усталостных испытаний. Качество поверхности должно соответствовать 9-10 классу чистоты.

Количество циклов до разрушения при заданных характеристиках цикла является первоначальным результатом усталостного испытания одного образца. Разрушение образца; или образование трещины конкретной протяженности; или существенное развитие пластической деформации образца относят к критериям разрушения.

Подвергают испытанию часть образцов, как правило, не меньше 15. Каждый из них испытывают при конкретном значении максимального напряжения цикла σmax (или σa). По полученным результатам испытаний строят кривую усталости.

Максимальное напряжение для первого образца обычно задают на уровне 2/3σB , а минимальное на уровне (0,3 – 0,5)σB. Из-за относительно большого разброса экспериментальных точек строить это кривые рекомендуется методом наименьших квадратов.

Типы циклов

Одной из наиболее распространенных в технических объектах форм циклов является синусоидальная, но могут встречаться и другие типы циклов (рис. 3), в том числе зубовидный (треугольный), трапециевидный, прямоугольный и др. Вместе с тем во многих машинах при наличии сложных источников возбуждения колебаний нагружение носит полигармонический характер, который может быть воспроизведен лишь в условиях испытаний с программным нагружением.

 

Рисунок 3. Различные формы циклов напряжений

 

Эксплуатационное нагружение по характеру создаваемого в изделиях напряженного состояния бывает весьма сложным, однако, обычно выделяют доминирующий тип нагружения и соответствующее ему напряженное состояние. К наиболее часто встречающимся типам нагружения, применительно к которым создаются испытательные машины, относятся: чистый и поперечный изгибы, осевое растяжение (сжатие), кручение, нагружение внутренним давлением при наложении гидростатического давления, комбинированные виды нагружения с целью воспроизведения различных сложнонапряженных состоянии.

Наиболее типичные схемы нагружения приведены на рис. 4.

 

Рисунок 4. Схемы нагружения образцов при циклических испытаниях: а – чистый изгиб при вращении; б – поперечный изгиб при вращении; в – чистый изгиб в одной плоскости; г – поперечный изгиб в одной плоскости; д – повторно-переменное растяжение-сжатие; е – повторно-переменное кручение

 

Список литературы:

  1. Терентьев В.Ф., Кораблева С.А. Усталость металлов. – M.: Издательство Наука, 2015. – 479 c.;
  2. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. – M.: Издательство Наука, 2003. – 254 c.;
  3. Терентьев В.Ф., Оксогоев А.А. Циклическая прочность металлических материалов. Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. – 61 с.;
  4. Москвитин В.В. Циклические нагружения элементов конструкций. – М.: Наука, 1981. — 344 с.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

//используется не только как пиксел, но так же в голосовании и поделиться