Прості види деформування. Складний згин, умови міцності. Косий згин, умови міцності, страница 21

Границя витривалості – це те максимальне напруження, яке може витримати матеріал не руйнуючись при нескінченно великому числі циклів навантаження.

Позначається:

Експериментальне визначення границі витривалості.

Криві втомленості матеріалу.

 – число циклів навантаження.

– кількість циклів до руйнування.

За кількістю циклів до руйнування зразка і величині напруження будують так звану криву втомленості матеріалу (або криву Веллера). Ця крива є  функцією від числа циклів:

Для випробувань на втому, як правило, виготовляються круглі зразки із розрахунку 6÷12 зразків на одну точку (менше для чорних металів і більше для кольорових), діаметр 7÷10 мм. Робоча зона зразка відполірована.

– база випробовувань найбільше число циклів, вагоме перевищення якого не повинно призводити до руйнування зразка від втоми;

– границя витривалості при згині;

– границя витривалості при осьовому розтягу-стиску (осьовий цикл);

– границя витривалості при крученні.

Для сталі:

Для кольорових металів це співвідношення не таке тривке.:

Діаграми граничних напружень.

Такі діаграми дозволяють визначати міцність зразка матеріалу при різній асиметрії циклу. Найбільш відома діаграма Сміта.

Для пластичних матеріалів діаграма граничних напружень має такий вигляд:

1 – вітка max (граничних) напружень;

2 – вітка тіп (граничних) напружень.

У т.:. Це можливо при постійному навантаженні, що дорівнює  границі міцності.

Будується ця діаграма експериментальним чином. Якщо для якогось метала маємо таку діаграму, то для любого заданого значення  і  буде досить легко встановити чи зможе працювати цей матеріал не руйнуючись при наперед заданих величинах, наприклад. Для цього необхідно визначити.

, де.

Промінь, що проведено із початку осей координат під  є г.м.т. всіх подібних циклів, тобто з однаковою асиметрією циклу. Перетин цього променю з кривою АК у т.В дає нам max допустиме напруження для даної асиметрії циклу. Якщо отримане, буде менше  заданого, то зразок не руйнується.

Діаграма Хейя.

Діаграму граничних напружень можна побудувати і в координатах, відкладаючи по осі ординат амплітудні напруження, а по осі абсцис – середнє напруження циклу.

При постійному навантаженні

У випадках складного навантаження часто використовують еліптичну залежність Серенсена:

, або ж так

Еліпс – для високоміцних сталей і чавунів.

Коло – для вуглецевих сталей.

Розрахунок наміиність при повторно-зміннш навантаженнях.

На міцність і витривалість вагомий вплив здійснюють різні конструктивні і технологічні фактори: концентрація напружень, масштабний фактор (розміри деталі), обробка поверхні, середовище, спосіб навантаження (тренування, перевантаження, паузи), температура і таке інше.

Розрахувати на міцність при повторно-змінних навантаженнях – це означає визначити реальний запас міцності по границі витривалості. Запас міцності по границі витривалості будемо вибирати виходячи із співвідношення коефіцієнтів запасу міцності. Приймають:

при експериментальних розрахунках з великою точністю;

при невеликих припущеннях;

при розрахунки мало забезпечених експериментальними дослідженнями.

Симетричне просте навантаження.

В цьому випадку, так як цикл симетричний, то:

, де  – границя витривалості деталі з концентратором напружень.

;

де  – ефективний коефіцієнт концентрації напружень для деталі;

– границя витривалості зразка з концентратором напружень при розтягу-стиску, чи при згині.

Аналогічно визначається коефіцієнт запасу міцності на витривалість при крученні.

При асиметричному складному навантаженні.

.

де  – загальний коефіцієнт запасу міцності по границі витривалості.

.

По цій залежності розраховується коефіцієнт запасу міцності по границі витривалості в випадку одночасної дії на деталь різних по харатеру циклів навантаження.