Изменяющиеся напряжения

зуют пределом выносливости. Это максимальное значение амплитуды циклически изменяющегося напряжения, при котором не происходит усталостного разрушения. Схема испытаний для определения предела выносливости показана на рис. 10.16, а. Цилиндрический образец 2 закреплен во вращающемся патроне /. На противоположный конец образца напрессован шарикоподшипник, к наружному кольцу 3 которого подвешен груз весом F. Изменяя вес груза F, в сечении образца вызывают различные по значению напряжения а. При этом, если верхние волокна образца испытывают растяжение, а нижние — сжатие, то через пол-оборота картина меняется. Следовательно, за каждый оборот образца осуществляется один цикл нагружения. Цикл называется с и м-метричным, поскольку растягивающие напряжения по абсолютному значению равны сжимающим.

ИУ — измерительное устройство с диодом насыщения; У — усилитель; УЗ — устройство задержки с генератором импульсов линейно изменяющегося напряжения; БГ — блокинг-генератор; ИП — источник питания; РУ — регулирующее устройство; Тр — трансформатор накала генераторной лампы

где а ц — начальный угол задержки управляющих импульсов; ka = /Л/?УЛ — коэффициент передачи устройства задержки; ta и Ua — длительность и амплитуда импульсов линейно изменяющегося напряжения.

Временная задержка формирования запускающих импульсов фиксируется моментом достижения импульсами линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) определенного уровня, задаваемого сигналом регулирования.

Величина циклически изменяющегося напряжения в любой момент времени определяется уравнением

Механизм длительного разрушения в условиях ползучести (иногда применяют термин «статическая усталость», который мы используем в дальнейшем) представляет собой сочетание дислокационного механизма развития микротрещин с термофлукту-ационным и диффузионным механизмами образования и движения вакансий [30, 77]. Характерной особенностью повреждений при ползучести является образование пор, появляющихся наряду с микротрещинами и вызывающих специфическую объемную ползучесть, т. е. прогрессирующее во времени разрыхление материала [9, 10, 30, 361. В условиях постоянного или монотонно изменяющегося напряжения объемная ползучесть становится заметной (в отличие от сдвиговой ползучести) лишь незадолго до момента полного разрушения. Однако при циклическом действии напряжений объемная ползучесть отмечается на более ранних стадиях деформационного процесса. Стадия диссеминированных повреждений завершается появлением поперечных трещин, которые видны на поверхности образца при небольшом увеличении микроскопа или даже простым глазом.

Заданное число циклов для сталей при комнатной температуре равно обычно 5—10 млн. Если сталь под действием какого-то циклически изменяющегося напряжения не разрушилась при комнатной температуре в результате 5—10 млн. циклов, то она не разрушится и при большем числе циклов.

на обмотку возбуждения периодически изменяющегося напряжения на валу генератора возникает колебательная нагрузка. Однако в связи с высоким моментом инерции ротор а электрической машины постоянного тока и значительной индуктивностью обмотки возбуждения (высокое значение электро-

Заданное число циклов для сталей при комнатной температуре обычно бывает равно 5—10 млн. Если сталь под действием какого-то циклически изменяющегося напряжения не разруши-

Структурная схема импульсного ультразвукового эходефектоскопа приведена на рис. 8.8. Электроакустический преобразователь ЭАП (пьезоэлектрический искатель) служит для преобразования электромагнитных колебаний в ультразвуковые, излучения их в изделие и приема колебаний, отраженных от дефектов. Усилитель сигналов УС состоит из усилителя высокой частоты с коэффициентом усиления 10 —10 и детектора. Генератор зондирующих импульсов ГИ вырабатывает высокочастотные импульсы напряжения, возбуждающие ультразвуковые колебания ЭАП. Синхронизатор С предназначен для обеспечения синхронной работы узлов дефектоскопа. Он обеспечивает одновременный запуск генератора ГИ и генератора линейно изменяющегося напряжения ГЛИН, который служит для формирования напряжения развертки электронно-лучевой трубки ЭЛТ. Измеритель времени ИВ предназначен для измерения времени прохождения импульса до дефекта и обратно. Регистрирующее устройство РУ селектирует эхосигнал от дефекта по времени и по амплитуде и фиксирует его на самописце. Блок регулировки чувствительности РЧ служит для выравнивания амплитуд сигналов от дефектов, залегающих на разной глубине.

Сопротивление усталости. Нагрузки на детали могут быть как постоянными по значению, так и переменными. Такие нагрузки вызывают в материале деталей изменяющиеся напряжения Среди различных типов переменных нагрузок особое место занимают периодически изменяющиеся, или циклические нагрузки Прочность материалов в условиях таких нагрузок характери-

Нагрузки, действующие на детали механизмов, и возникающие от них напряжения могут быть постоянными и переменными. В большинстве деталей возникают переменные напряжения, характер и пределы изменения которых разнообразны. Наибольший интерес представляют регулярно изменяющиеся напряжения.

во времени напряжения. Переменные циклически изменяющиеся напряжения изображены на рис, 9.1: несимметричный цикл (а)
Проверочный расчет. Валы при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. В этом случае, как установлено практикой, основной вид разрушения валов — усталостное разрушение. Поэтому для валов расчет на сопротивление усталости является основным расчетом на прочность.

Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности являются сопротивление усталости и жесткость. Сопротивление усталости валов и осей оценивается коэффициентом запаса прочности, а жесткость — прогибом в местах посадок деталей и углами наклона или закручивания сечений. Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.

Долговечность ремня определяется его усталостной прочностью. При работе в ремне возникают циклически изменяющиеся напряжения, в результате чего появляются усталостные разрушения (трещины, надрывы), которые, развиваясь, выводят ремень из строя. Усталостная выносливость ремня определяется величиной возникающих напряжений атах и числом циклов нагружения за весь период службы:

При действии фрикционной передачи в зоне контакта катков возникают значительные циклически изменяющиеся напряжения смятия. Явления, происходящие в материале катков в зоне их контакта, усложняются в связи с износом и нагреванием поверхности при скольжении. Основным видом разрушения поверхности катков является выкрашивание наружных слоев их материала вследствие усталости. Поэтому расчет фрикционных пар производят по контактным напряжениям.

Если напряжение, изменяясь периодически, все время остается одного знака, но в течение цикла уменьшается до нуля, то петля упругого гистерезиса имеет вид, показанный на рис. 2.53, в. Наконец, если периодически изменяющиеся напряжения имеют максимальное значение, превышающее предел текучести, но остаются одного знака, доходя до нуля, то петля гистерезиса получается такой, как это изображено на рис. 2.53, г.

Следует отметить, что указанные циклически изменяющиеся напряжения от внутреннего давления в зоне перехода стенки во фланец действуют на фоне растягивающих напряжений от эатяга фланцев (наружная поверхность). Суммарная величина напряжений при этом достигает 175 МПа.

Возникающие от действия переменных внешних нагрузок циклически изменяющиеся напряжения определяются с учетом коэффициента внешней нагрузки. При этом наибольшее напряжение цикла нагрузки

При рассмотрении влияния остаточных напряжений при циклическом нагружении стали необходимо учитывать, что влиять на выносливость будут в первую очередь те остаточные напряжения, которые действуют в тех же плоскостях, что и циклически изменяющиеся напряжения, например при циклическом изгибе или повторно-переменном растяжении — сжатии, главное значение будут иметь остаточные осевые напряжения, хотя объемность напряженного состояния также влияет на усталостную прочность стали.