Нагружения составляла

При десятикратном запасе прочности по долговечности nN(nN =10) допускаемое число циклов нагружения составляет 5000 циклов. Если допустить, что сосуд испытывает 1 цикл нагружения в сутки, то срок службы составит около 13,5 лет. В большинстве случаев сосуды и аппараты испытывают при эксплуатации гораздо меньшее число циклов нагружения.

нагружении, т.е. при систематической смене уровня циклических напряжений а, и 02 через определенное количество циклов (соответственно п\ и п2) с оценкой влияния нижнего циклического напряжения о^ на долговечность при верхнем напряжении Oj. Высокие напряжения принимали равными 500 МПа, при этом средняя долговечность стационарного нагружения составляет около 105 цикл. При исследовании влияния уровня низкого напряжения Ф относительная продолжительность действия напряжений n\lni оставалась постоянной и составляла 1 :20. Уровни низкого напряжения <% принимали равными 36, 200, 330 и 400 МПа. Число циклов действия высокого напряжения составляло 365. Результаты испытаний сравнивали по распределениям суммарных долговечностей на высоком уровне напряжения (at =500 МПа). Очевидно, если отсутствует влияние низкого напряжения <%, то при любом режиме нагружения распределение суммарной/ долговечности Ts>i на высоком уровне напряжения CTI должно совпадать с распределением долговечности на этом уровне напряжения при стационарном нагружении.

Эквивалентный уровень напряжения в ЗК не превышает 300 МПа в тех зонах, где может иметь место наибольшее напряженное состояние. Пороговая величина КИН К^ при пульсирующем цикле нагружения составляет около 20 МПа • м1/2 для стали 12Х2Н4ВА, из которой изготавливают ЗК [6]. В зонах действия контактных нагрузок зубья колес имеют с поверхности цементированный слой глубиной до 1,5 мм, что оказывает, безусловно, существенное влияние на повышение пороговой величины КИН. Тем не менее появляющиеся несплошности или повреждения ЗК могут превосходить по размерам глубину цементированного слоя. Поэтому указанная выше величина Ktf, позволяет оценить глубину допустимого дефекта материала, при котором начало развития усталостной трещины в ЗК возможно. Эта глубина составляет около 2 мм, т. е. существенно превосходит глубину цементированного слоя [7, 8].

стадии после последних перегрузок. Последний факт следует, очевидно, объяснить высокой степенью повреждения металла на стадии, близкой к агонийному развитию процесса разрушения (время последнего нагружения составляет примерно 0,9 гр).

Следует отметить, что для условий жесткого нагружения, когда статическая составляющая деформации в цикле жесткого нагружения составляет порядка половины и более от пластичности при статическом разрыве образца материала, начинается снижение долговечности. На рис. 1.1.8, а приведены соответствующие

ности насосных установок порядка 10—20 литров в минуту и объеме испытуемого объекта до 2—5 м3 частота нагружения составляет порядка 1—2 цикла в минуту, а точность поддержания максимального и минимального давления +1—2%. В случае испытаний компенсаторов в условиях заданных перемещений частота нагружения достигала 2—5 циклов в минуту при точности отсечки максимальных величин перемещений + 0,25 мм.

Испытания проводили при малой скорости 5-10~3-^-Ч-ЗО-10~3 см-см-'мин"1 с тем, чтобы приблизиться к реальной скорости нагружения материала в магните, где время полного нагружения составляет несколько часов. Образцы испытывали при комнатной температуре и в жидком азоте (не менее трех образцов на точку). В начале испытания образцы один-два раза нагружали до напряжения, отвечающего ~50 % <*в, с тем, чтобы выбрать посадочные зазоры и измерить модуль упругости. Разрушение обычно происходило вблизи одного из концов образца, но всегда вне колпачков. Оно обусловлено расслаиванием материала.

с увеличением частоты нагружения до критического значения (примерно в области частот 1000—3000 Гц). Так, для сплава ЭИ437Б при 650° С критическая частота нагружения составляет примерно 3000 Гц, а для сплавов ЭИ617 и ЭИ826 при 800° С — 1000—1500 Гц. При дальнейшем увеличении частоты нагружения и переходе за ее критическую область характеристики усталости

Максимальное повышение сопротивления усталости (на базе Ю6—Ю8 циклов) * исследуемых стали и сплавов при достижении критической частоты нагружения составляет для титанового сплава ВТ9 20%, для жаропрочных сплавов на никеле 10—12% и для теплостойкой стали ЭИ961 5%. Циклическая долговечность в области критических частот увеличивается в 1,5—12 раз.

Максимальное сопротивление усталости в зависимости от частоты нагружения определяется прежде всего структурой и химическим составом сплава и температурой испытаний. Для каждого сплава с повышением температуры испытания критическая частота нагружения уменьшается. Так, например, для сплава ЭИ437Б при 650° С (рис. 6.2) критическая частота нагружения составляет примерно 3000 Гц, а при 800° С— 1000—1500 Гц.

При непрерывном циклическом на-гружении расход маслостанций выбирают в соответствии с расходами ЭГР. Так как средний расход при синусоидальном цикле нагружения составляет 0,636 от максимального, принято выбирать маслостанцию с номинальным расходом, составляющим 2/з от максимального расхода ЭГР (с которыми она связана), а пиковые значения расхода обеспечиваются установкой гидроаккумуляторов. Обычно маслостанций для испытательных машин и систем выпускают в виде отдельных завершенных модулей, рассчитанных на определенный расход.

Для выяснения влияния величины нагрузки на твердость проведены испытания наклепанного молибдена при температурах 290 и 1870 К и нагрузках от 1,962 до 98,1 Н (рис 8 и 9). Продолжительность нагружения составляла 60 с

Исследованию подвергалась широко используемая в машиностроении аустенитпая сталь Х18Н10Т стандартного состава (предварительная обработка заключалась в закалке с 1050° С в воду). Трубчатые образцы диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм испытывались в вакууме на малоцикловую усталость при 450° С при одночастотном (1 цикл/мин) и двухчастотном знакопеременном нагружении по схеме растяжение — сжатие, а также с выдержками 5 мин при максимальной нагрузке. При двухчастотном нагружении накладывалась вторая частота 10 цикл/мин с амплитудой 6,5 кгс/мм2. Амплитуда нагружения составляла 34,4, 37 и 39,2 кгс/мм2 для всех видов пагружения. Зону разрушения изучали по методу пластикоугольных двухступенчатых реплик с разрешающей способностью 200 А.

Усталостные испытания этих образцов проводили на электрогидравлической испытательной машине с замкнутым циклом и максимальным усилием 89 кН, оборудованной системой синусоидального нагружения. Для замера величины прироста трещины использовали микроскоп с 50-кратным увеличением, перемещающийся в горизонтальном направлении. Испытания проводили при постоянной нагрузке при комнатной температуре в атмосфере окружающей среды, в сухом аргоне, в воде и при температуре 172 К в среде азота; частота нагружения составляла 20, 10 и 1 Гц при постоянном коэффициенте асимметрии цикла Я = 0,1.

На рис. 12 приведены полученные для .стали Х18Н10Т при 650° С данные по величинам остаточных деформаций за полуцикл при выдержке 1 мин для уровней напряжений а = 24,5 (А) и 19,9 кГ/мм2 (Б). Аналогичные данные были получены при амплитудах напряжений а = 14 — 24 кГ/мм? и выдержках т0 == 1, 5, 50 и 500 мин. Скорость активного нагружения составляла 100 кГ/мм*-мин. Из рис. 12 видно, что в первом приближении F2 (k, t) = Ф2 (k, t) и необратимая остаточная деформация, необходимая для расчетов по критерию разрушения (6),

Автором совместно с М.М.Мацейко [211] и Г.Н.Филимоновым, проведен комплекс экспериментальных исследований по выяснению взаимосвязей между размерами образца, параметрами концентратора напряжений и сопротивлением усталости. Исследовали образцы с рабочим диаметром 5, 20, 40 и 160 мм из сталей 35, 40Х и 38Х2Н2МА. Испытания проводили по схеме чистого изгиба с вращением, Частота нагружения составляла 50 Гц для образцов диаметром 5—40 мм и около 7 Гц для образцов диаметром 160 мм. Испытывали геометрически подобные цилиндрические образцы с кольцевыми надрезами и без них. Отношение рабочей длины к диаметру гладких образцов составляло lid = 4, а радиус галтели при переходе к головкам образца R = с/, V-образный кольцевой надрез с углом раскрытия 60 на образцы наносили тонким точением. С целью уменьшения величины остаточных напряжений на дне надреза окончательный профиль округления в надрезе у образцов с d = = 5-^-40 мм формировали шлифовальным абразивным кругом, а у образцов с d = = 170 мм надрез после точения зачищали шлифовальной шкуркой.

примере стали 45. На рис. 5.8 показаны кривые усталости, построенные по результатам испытаний на циклическое растяжение — сжатие в проточной пресной воде трубчатых образцов этой стали с диаметром рабочей части 20 мм и толщиной стенки 0,4 мм. Частота нагружения составляла около 1000 циклов в минуту.

Частота нагружения составляла 1—10 цикл/мин, база испытаний — от однократного разрушения до 104—105 циклов нагружения. Измеритель деформации устанавливался на цилиндрической рабочей части диаметром 10 мм, обеспечивая измерение деформаций на базе 50 мм. Образцы вырезались из листов толщиной 30— 40 мм поперек направления проката. Эта форма рабочей части образцов использовалась для исследования малоцикловых свойств основного материала и сварного соединения. Для исследования свойств различных зон металла шва в связи с их разнородностью использовались образцы корсетной формы. Минимальный диаметр корсетной части располагался в исследуемой зоне сварного шва, которая предварительно выявлялась травлением. В качестве таких зон были выбраны металл шва и металл зоны термического влияния. В последнем случае минимальное сечение располагалось на расстоянии 2—3 мм от границы сплавления в сторону основного металла. Для измерения деформаций на корсетных образцах использовался деформометр, обеспечивающий измерение поперечных деформаций в минимальном сечении. Пересчет поперечных деформаций в продольные осуществлялся по интерполяционным формулам, приведенным в работе [6].

Изучение особенностей сопротивления материалов деформированию в связи с формой циклов нагрева и нагружения проводилось по подробно описанной выше методике. Программа испытаний включала мягкое и жесткое нагружения при линейном изменении во времени напряжений (или деформаций) и температуры для простых, но достаточно показательных случаев сочетания циклов растяжения—сжатия и нагрева—охлаждения (см. рис. 5.3). Длительность цикла нагружения составляла 2 мин. Использовались сплошные корсетные образцы из аустенитной нержавеющей стали Х18Н9 и стали ЭИ-654.

(кривая 1) длительность нагружения составляла 60 мин, а в полуцикле сжатия (кривая 2) — 1 мин.

a-f — предел текучести при растяжении til-Результаты вычислений помещены в табл. 1. Методом Локати было испытано 14 партий зубьев различных зубчатых колес. Испытания велись с постоянной, возрастающей и с переменной скоростью нагружения. Минимальная скорость нагружения составляла атш=2-10~5 кгс/мм2-цикл, максимальная amax=5-10~s кгс/мм2• цикл. Число циклов каждой ступени принималось постоянным и равным 104 и 105 цик-

при симметричном цикле нагружения для двух амплитуд низкочастотного нагружения оап, равных 0; 10 и 20 кгс/мм2. Частота высокочастотного нагружения составляла 2000 цикл/мин. Предел выносливости образцов на базе 107 циклов равняется 29 кгс/мм2. При наложении низкочастотных нагрузок с частотой 50 цикл/мин и амплитудой 10 и 20 кгс/мм2 высокочастотный предел выносливости снижается соответственно до 20,5 и 12 кгс/мм2.