Выносливости определяют

Для испытания на контактную усталость применяют трсхроликовые двухкон-тактпые машины, в которых испытуемый образец обкатывается под давлением между двумя валами (роликами), а также машины, в которых плоская поверхность подвергается контактному нагружению при обкатке шарами. Контактная выносливость характеризуется ограниченным пределом усталостного выкрашивания о„, т. е. максимальным нормальным напряжением цикла <Тшх> при котором не наблюдается разрушения поверхностных слоев испытуемого металла при данной базе испытания. Предел контактной выносливости определяется на базе 5>107—2'108 циклов (в зависимости от материала). За критерий разрушения принимают начало прогрессирующего выкрашивания, которое может привести к выкрашиванию по всей поверхности. Минимальный размер выкрашивания должен превышать половину малой полуоси контактной площади (D ~2> 0,56). По результатам испытания строят кривую контактной усталости.

В рамках линейно-упругой механики разрушения (ЛУМР) предел выносливости определяется пороговым значением КИН ЛКц„ при котором для данного уровня циклических напряжений трещина не будет распространяться, а для данной глубины трещины - размахом напряжений, который не способен вызвать ее распространения. Таким образом, уровень напряжений, соответствующий пределу выносливости, должен быть связан с заданной длиной трещины, как это показано на рис. 44. На этом рисунке совокупность значений напряжений предела выносливости для полного диапазона глубин трещин (например, от Ю"6 до 10"'м) дана из условия, что скорость роста трещины dl/dN =0. Микроструктурные барьеры возрастающей прочности bj, Ь4 и Ь3 на рис. 44 соответствуют условиям, представленным на рис. 43. Па рис. 44 зона А - Б соответствует условиям роста микроструктурно коротких трещин, а зона Б - В - физически коротких трещин. Только в зоне В - Г можно использовать ЛУМР для определения предела выносливости.

При симметричном цикле изменения напряжений коэффициент запаса выносливости определяется по формуле

Расчетное уравнение. Выполняя расчет на прочность детали, испытывающей действие циклической нагрузки, необходимо прежде всего установить значение наибольшего по абсолютному значению номинального напряжения, нормального омакс или касательного Тмакс- Далее, на основании имеющихся сведений, определяется значение предела выносливости OR при данной характеристике цикла Ra. Предел выносливости определяется с учетом всех факторов, влияющих на его значение.

выносливости, определяется твердостью рабочих поверхностей зубьев (табл. 8.6).

Несколько образцов испытывают при ступенчато-возрастающей нагрузке; начальный уровень принимается равным 0,6—0,7 от предполагаемого значения предела выносливости; определяется медианное значение разрушающих напряжений.

4. Используют энергетический метод для ускоренного определения предела выносливости образцов, подвергаемых чистому изгибу с вращением. Образец плавно нагружается с интенсивным охлаждением химически нейтральной жидкостью. Предел выносливости определяется из кривой затрачиваемой мощности. Он равен напряжению, при котором величина мощности начинает резко возрастать Г4, с. 300-317].

Зависимость q от 1/г приведена на рис. 72. В данном случае как К так и q являются ие только характеристиками материала, но зависят также от конструктивных особенностей исследуемых объектов. При испытании образцов с надрезом изменялся не только уровень максимальных напряжений, определяемый аа , но и площадь зоны, занятая повышенными напряжениями и характеризуемая величиной L06'/Go6 (см. рис. 72). Таким образом, при уменьшении радиуса надреза изменение предела выносливости определяется противоположным влиянием двух факторов: 1) ростом максимальных напряжений и 2) масштабным фактором, который влияет в сторону увеличения усталостной прочности из-за уменьшения размеров зоны, с повышенными напряжениями.

Критическое условие распространения трещины до излома при вторичном напряжении ниже исходного предела выносливости определяется уравнением о"/ = С, где д=3; С = 4-106. Однако большинство исследованных трещин, начав развиваться при вторичном нагружений ниже предела выносливости, затем снова останавливались. Длина такой нераспространяющейся трещины зависит от длины исходной усталостной трещины; амплитуды цикла напряжений на уровне выше предела выносливости, при котором была выращена исходная трещина, и амплитуды цикла напряжений на уровне ниже предела выносливости, при котором происходили испытания образцов с исходной трещиной. Зависимости длины нераспространяющихся усталостных трещин при различных сочетаниях первого и второго уровней амплитуд цикла напряжений приведены на рис. 49.

Геометрическое место точек с координатами оч, Nfi представляет искомую кривую усталости. Предел выносливости определяется зависимостью / (CTJ, Nfi) при принятом базовом числе циклов NB-

* Предел выносливости определяется при консольном изгибе вращающегося образца, 1Y = 2-1 циклов.

Коэффициент запаса по выносливости определяют по формуле

Предел выносливости обозначается OR (R — коэффициент асимметрии цикла), а при симметричном цикле a_i. Предел выносливости определяют на вращающемся образце (гладком или с надрезом) с приложением изгибающей нагрузки по симметричному циклу. Для определения используют не менее десяти образцов. Каждый образец испытывают только на одном уровне напряжений до разрушения или до базового числа циклов. По результатам испытания отдельных образцов строят кривые усталости в полулогарифмических или логарифмических координатах (рис. 48), а иногда в координатах ашах — 1/N.

Величину предела выносливости определяют построением кривых усталости. На оси абсцисс откладывают число N циклов, на оси ординат — найденные испытанием стандартных образцов максимальные напряжения ст цикла, вызывающие разрушение при данном числе циклов. Разрушающее напряжение • в области малых N близко к показателям статической прочности. По мере увеличения числа циклов эта величина снижается и при некотором числе циклов

Это напряжение, так же как временные пределы выносливости, определяют при ударном нагружений.

Расчет на выносливость 'является основным проверочным расчетом осей и валов, Он производится по размерам предварительно выявленной конструкции (см. рис. 6, а) и выбранному материалу а учетом термической обработки и поверхностного упрочнения. В общем случае асимметричных циклов напряжений запасы выносливости определяют по следующим формулам:

Предел выносливости определяют опытным путем. Нормальные лабораторные образцы имеют в пределах рабочей части строго цилиндрическую форму. Их диаметр обычно 5—10 мм. Поверхность образцов тщательно полируют.

Величина предела выносливости существенно зависит от вида деформации образца или детали. В связи с тем что испытания на выносливость при растяжении-сжатии, а также при кручении требуют более сложного оборудования, чем в случае изгиба, проводятся они значительно реже. Поэтому при отсутствии опытных данных соответствующие пределы выносливости определяют по известному пределу выносливости при симметричном цикле изгиба на основе следующих эмпирических соотношений:

Величина предела выносливости существенно зависит от вида деформации образца или детали. В связи с тем что испытания на выносливость при растяжении — сжатии, а также при кручении требуют более сложного оборудования, чем в случае изгиба, проводятся они значительно реже. Поэтому при отсутствии опытных данных соответствующие пределы выносливости определяют по известному пределу выносливости при симметричном цикле изгиба на основе следующих эмпирических соотношений:

Для цветных металлов предел выносливости определяют, как правило, при базе испытаний N0 = 107 или 108.

Расчет на выносливость является основным проверочным расчетом осей и валов. Он производится по размерам предварительно выявленной конструкции (см. рис. 6, а) и выбранному материалу с учетом термической обработки и поверхностного упрочнения. В общем случае асимметричных циклов напряжений запасы выносливости определяют по следующим формулам:

Предел выносливости определяют опытным путем. Наиболее распространены испытания на изгиб при симметричном цикле изменений напряжений. Для этого изготовляют серию одинаковых образцов, каждый из которых подвергают действию переменных напряжений. Задавая образцам различные величины напряжений сттах цикла, определяют число циклов N, необходимое для доведения образца до разрушения. Затем по полученным данным строят кривую в координатах (crmax, N), называемую кривой выносливости (рис. 158).