Расчет на прочность крышки под постоянным внутренним давлением с помощью расчетного пакета ANSYS. Расчет на изгиб вала с помощью расчетного пакета ANSYS, страница 8

Внешняя среда. Резкое снижение предела выносливости вызывает коррозия металлов. При этом в поверхностных слоях возникают трещины коррозионной усталости, в основном внутрикристаллические. Около небольших местных коррозионных повреждений возникает концентрация напряжений, причем на дне коррозионной полости появляются максимальные напряжения. Это приводит к более интенсивному развитию коррозии и к постепенному углублению трещин усталости. Снижение предела выносливости вследствие коррозии более существенно для высокопрочных сталей. В целях защиты конструкций от коррозии применяют различные защитные (антикоррозионные) покрытия поверхностей, например их окраску.

6.  Коэффициент запаса при циклическом нагружении

Диаграмма предельных амплитуд была построена по результатам испытания образцов. При расчете конструкций нужно учитывать снижение предела выносливости, обусловленное выше изложенными факторами. В результате предельное значение амплитуды циклов σ_а для конструкции уменьшается в k раз и сама диаграмма σ_а~σ_m принимает вид, показанный на рис. 57.

Рис. 57. Схематизированная диаграмма предельных амплитуд	Рис. 58. Разбивка интервала изменения напряжения на отрезки, в пределах каждого из которых амплитуда напряжений постоянна

Уравнение прямой A^’C^’имеет вид

Рассмотрим точку D на диаграмме, которой соответствуют расчетные значения напряжений σ_а, σ_m, действующие в конструкции. Так как точка D находится ниже предельной прямой A^’C^’, то конструкция обладает некоторым запасом усталостной прочности. При пропорциональном увеличении амплитуды и среднего значения напряжения цикла (при сохранении коэффициента асимметрии цикла) прямая OD пересечет прямую A^’C^’ в точке В. Под коэффициентом запаса усталостной прочности понимается отношение отрезков

 или .

            Амплитудное значение напряжения, отвечающее точке В, равно .

Из рассмотрения треугольников ODF и OBG следует .

Приравнивая правые части этих равенств, найдем . Отсюда получим выражение для коэффициента запаса по усталости ой прочности конструкции:

            .

Из рассмотрения правой прямой С'Н на диаграмме предельных амплитуд найдем условие прочности, в соответствии с которым максимальное напряжение цикла  не может превышать предел текучести (или предел прочности) материала.

Коэффициент запаса по пределу текучести равен

При расчете по предельным состояниям в выражениях коэффициентов запаса вместо пределов выносливости σ_-1 и текучести σ_т записываются расчетные сопротивления по выносливости и по текучести (или по прочности).

При проектировании конструкции сначала производится расчет ее на прочность по текучести и только в том случае, когда это условие прочности удовлетворяется, выполняется расчет по усталостной прочности.

7.  Усталостная прочность при нестационарных нагружениях

До сих пор предполагалось, что значение амплитуды напряжений σ_а оставалось неизменным в течение всего срока нагружения конструкции. В большинстве случаев режимы нагружения являются нестационарными и, следовательно, амплитуда напряжений σ_а изменяется во времени. Часто эти изменения носят циклический характер. Продолжительность такого цикла, называемого блоком нагружения, обозначим t_б. Для оценки усталостной прочности элемента конструкции необходимо имет данные о значениях σ_а и количестве циклов ее повторения на протяжении одного блока нагружения.

Рис. 59. Распределение амплитуд напряжений в блоке нагружения

Для этого разобьем весь интервал изменения напряжения σ на k отрезков, в пределах каждого из которых амплитуда напряжения σ_аi, (i=1, …,k) считается постоянной и определяется n_i – числом циклов повторения величины σ_аi, (рис. 58). По результатам таких вычислений можно построить график зависимости σ_аi от n_i показанный на рис. 59. Здесь σ_аi убывают с ростом пopядкового номера i, в результате чего σ_а1= σ_max, σ_аk=σ_min.