Оценка вязкости сталей высокой твердости с помощью результатов статического испытания на изгиб, страница 4

Используя значения предела текучести и предела прочности исследованной стали, с помощью измеренных величин построить диаграмму усталостной прочности Смита [I, с. 53—67; 5, с. 461 — 471; 60, с. 34—131].

Приборы и принадлежности

Испытательная машина, штангенциркуль, микроскоп для из­мерения шероховатости поверхности, полулогарифмическая бу­мага.

Основные положения

Многие конструктивные детали подвергаются действию цикли­ческих нагрузок. При проектировании детали конструктор дол­жен согласовать допустимые нагрузки с действующими в течение теоретического срока службы детали реальными циклическими. Для этого, кроме знания возникающих нагрузок, необходимо также знать зависимость прочности детали от числа циклов нагружения,

Наиболее простым способом для определения прочности при циклической нагрузке является испытание по методу Вёйлера.

Рис- 38. Схематические кри­вые Вёйлера типов I и II. Об­ласти:

К — кратковременной вынос­ливости; О — ограниченной выносливости; В — предела  выносливости

Оно предназначено для построения кривой усталости (Вёйлера) и состоит из последовательных одноциклических испытаний. При этом нагрузки могут быть различными, а среднее напряжение цик­лов а_т или отношение напряжений s_и/s₀должно быть постоянным. Одноциклическое испытание заключается в том, что выбранная на­грузка в течение нагружения остается постоянной. Для построе­ния кривой Вёйлера восемь-десять образцов подвергаются дей­ствию циклических напряжений различной амплитуды до разру­шения при одинаковом, остающемся в течение испытания постоян­ным среднем напряжении цикла.

Выдерживаемые до разрушения амплитуды напряжений пред­ставляют графически в зависимости от измеренного числа циклов нагружений и соединяют усреднительной кривой.

Для изображения кривых Вёйлера преимущественно исполь­зуют линейные координаты (амплитуда напряжений) и логарифми­ческие координаты (число циклов нагружения). Различают два типа кривой Вёйлера (рис. 38).

У металлов (меди, алюминия, никеля, серебра) и различных сплавов (например, a-латуни, аустенитных сталей) с г.ц.к.-ре­шеткой число циклов до разрушения постоянно возрастает (тип II). у большинства сталей и различных гетерогенных сплавов, напро­тив, при определенных амплитуде напряжения, пределе выносли­вости при нагружении с симметричным циклом s_w(среднее на­пряжение цикла s_m = 0) или пределе выносливости при нагружении с асимметричным циклом s_D (s_m ¹0) сколь угодно боль­шое число циклов нагружения не приводит к разрушению (тип I).

'

'

Четко выраженный перегиб кривой Вёйлера типа I разделяет области предела выносливости и ограниченного предела вынос­ливости. Амплитуды напряжений вблизи предела прочности называют также кратковременной прочностью.

Для кривых Вёйлера типа II в качестве усталостной прочности указывают амплитуду напряжения, при которой для s_m=0 число циклов до разрушения достигает 10⁸.

На практике часто наблюдается наложение постоянного и пери­одически изменяющегося во времени напряжения. Для оценки подобных напряжений служат диаграммы усталостной прочности. 3 машиностроении применяется диаграмма Смита (рис. 39). На этой диаграмме напряжения растяжения и сжатия представляются в зависимости от среднего напряжения цикла: между ними рас­положена область выдерживаемых без разрушения напряжений. В связи с тем, что остаточные деформации деталей нежелательны, они применяются при нагрузках, меньших предела теку­чести.

Затраты на проведение экспериментов для точного определе­ния границ области выдерживаемых в течение длительного вре­мени без разрушения нагрузок очень велики, так что обычно для некоторого среднего напряжения определяют s_w (s_m=0) и предел выносливости s_D, для соответствующей величины. Исполь­зуя значения предела текучести и предела прочности исследован­ного материала, строят диаграмму усталостной прочности. Очень хорошо влияние среднего напряжения цикла на выдерживаемые длительное время без разрушения амплитуды напряжений можно описать с помощью простых математических выражений (напри­мер, по Гудману или Герберу).