99396

Расчеты на прочность при напряжениях циклически изменяющихся во времени

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Предел выносливости. Кривая выносливости. Прочность материала при действии переменных напряжений является механической характеристикой материала и называется пределом выносливости. Предел выносливости материала определяется опытным путём.

Русский

2016-09-12

126.35 KB

0 чел.

8

ЛЕКЦИЯ №19 часть 2

Расчеты на прочность при напряжениях циклически изменяющихся во времени.

Под действием напряжений переменных во времени, детали машин разрушаются при нагрузках меньше тех, которые опасны при постоянных напряжениях.

Переменные напряжения. Виды циклов и их характеристики.

Вал круглого поперечного сечения вращается с постоянной угловой скоростью   и загружен постоянной силой P.

Угол φ при =const равен φ=t                

Определим нормальные напряжения в точке А

 

Обозначим – амплитуда напряжений цикла

Следовательно,  =аsint.  График такого уравнения есть синусоида.

У нас симметричный цикл max=-min

Если вал дополнительно загрузить продольными силами P1 (растягивающими), то напряжение в точке А будут равны

              - среднее напряжение цикла.

=m+asint

График этого уравнения является синусоидой смещенной относительно оси времени t.

Если знаки максимального и минимального напряжений различны, то цикл называют знакопеременным, в противном случае – знакопостоянным.

Такой цикл называется – отнулевой положительный (пульсирующий) цикл.

Параметры цикла.

  1.  Максимальное (mах) и минимальное min напряжения цикла.
  2.  Амплитуда напряжения цикла

  1.  Среднее напряжение цикла

  1.  Коэффициент асимметрии цикла

  1.   Характеристика цикла

max=m+a

min=m-a

Понятие о механизме усталостного разрушения металлов.

В месте излома детали возникают две характерные зоны:

I-ая гладкая, притертая почти зеркальная зона – это зона образования и    развития трещины.

II-ая шероховатая, крупнозернистая зона – это зона окончательного излома детали.

Ранее считали, что разрушение детали под действием переменных напряжений происходит в результате того, что структура металла изменяется, материал как бы устаёт и перерождается из пластического в хрупкий.

Отсюда появился и термин “усталость”.

В настоящее время установлено, что структура материала под действием переменных напряжении не изменятся. Причиной усталого разрушения является неоднородность структуры металла.

В невыгодно ориентированных зернах возникают повышенные напряжения относительно средних. Именно, в этих зернах появляются местные пластические деформации. При действии переменных напряжений возникает наклеп (повышение упругих свойств в результате предварительного пластического деформирования), разрыхление зерен и появление микротрещин.

Микротрещины развиваются в макротрещину и деталь внезапно разрушается.

При циклических напряжениях трещина, то открывается, то закрывается и поверхность притирается, становится зеркальной

Таким образом, по современным представлениям под усталостью понимается процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящий к появлению трещины и разрушению материала.

В литературу встречается термин выносливость.

Выносливостью называется способность материала детали противостоять усталости.

Предел выносливости. Кривая выносливости.

Прочность материала при действии переменных напряжений является механической характеристикой материала и называется пределом выносливости.

Предел выносливости материала определяется опытным путём.

Существует много видов испытаний, но наиболее распространённым является испытание на изгиб при  симметричном цикле.

Покажем простую установку для испытания на изгиб при симметричном цикле.

Берем цилиндрический образец с головками.

Образец вращается с постоянной угловой скоростью .

В точках на контуре образца будут возникать переменные напряжения

Для испытаний берется партия образцов от 6 до 10 штук (полированных).

I-ый образец, подбирается  такое P, что действуют  близки к пределу прочности

II-ой образец, P выбирается несколько меньше

………………………………………

и так далее.

Счётчик числа оборотов шпинделя позволяет определить число циклов до разрушения образца N.

Проводим испытания и получаем несколько точек, которые соединяем плавной кривой.

max-максимальное напряжение цикла.

Получаем кривую выносливости (кривая Вёллера)

Вёллер (1819-1914)-немецкий инженер.

Для стали кривая выносливости имеет асимптоту, и ордината этой асимптоты к кривой представляет собой предел выносливости материала при данном виде цикла нагружения.

-1-пределвыносливости при симметричном цикле.

Пределом выносливости называется максимальное напряжение цикла по модулю, при котором материал, не разрушаясь, выдерживает неограниченное число циклов.

Обозначение пределов выносливости

-1-предел выносливости при симметричном цикле

-0                          //                         при отнулевом или пульсирующем цикле,

- R                           //                          при асимметричном цикле,

- коэффициент асимметрии

+1 – постоянное статическое напряжение.

Если пошла асимптота, то дальше испытания можно не проводить.

На практике испытания ограничивают базовым числом циклов.

Nб- базовое число циклов.

Nб= - для стали.

Таким образом, пределом выносливости материала называется максимальное напряжение цикла по модулю, при котором материал, не разрушаясь, выдерживает базовое число циклов.

Для цветных металлов (медь, латунь…) кривые выносливости не имеют асимптот. Для этих металлов устанавливается условный предел выносливости, соответствующий базовому числу циклов Nб=


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39296. Анализ точности грейферного механизма 925.5 KB
  АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ГРЕЙФЕРНОГО МЕХАНИЗМА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОШИБКИ ПОЛОЖЕНИЯ ПЛЕНКИ ГРЕЙФЕРНОГО МЕХАНИЗМА МЕТОДОМ ПРЕОБРАЗОВАННЫХ МЕХАНИЗМОВ Учет погрешности звена 1 Переносим с первого листа на третий пять рабочих положений грейферного механизма. Имеем для преобразованного механизма векторное уравнение скоростей: где направлена параллельно плоскости BB – параллельно АО1 а – перпендикулярно AB. Далее строим план скоростей для рабочих положений механизма.
39297. Создание конструкторской – технологической документации на изделия в программе «T-FLEX cad» 4.99 MB
  На данном этапе развития машиностроения при проектировании технологических процессов стремятся к возможно полной механизации и автоматизации, применению малоотходных способов получения заготовок механической обработки без снятия слоя металла, уменьшению трудоемкости изготовления деталей.
39298. Учет оплаты труда на предприятии, методика проведение расчетных работ 532 KB
  Переход к рыночным отношениям вызвал к жизни новые источники получения денежных доходов в виде сумм, начисленных к выплате по акциям и вкладам членов трудового коллектива в имущество предприятия (дивиденды, проценты).
39299. Системно – динамическая модель маркетинга инновационной продукции 2.81 MB
  В настоящее время организации в своей деятельности сталкиваются со следующими проблемами в области маркетинга: необходимость быстрого получения подробной и достоверной информации о желаниях потребителей их требованиях к инновационному продукту с целью точного позиционирования продукции на рынке; определение цены по которой будет осуществляться возможная реализация новой продукции; настоятельная потребность в выделении наиболее важных функциональных характеристик и свойств продукта для потребителей; достоверное установление цены при...
39300. Работа в системе программирования TURBO-PASCAL 208 KB
  Лабораторный практикум состоит из шести лабораторных работ в которых приведены основные сведения о линейных алгоритмах и программах ветвления и циклах в программах и алгоритмах использованию структурированных типов данных таких как массивы комбинированные типы и файлы. Если оценка больше 2 то S := S N; иначе прекратить вычисления выход из цикла. Существует три типа операторов цикла: циклы со счетчиком; циклы с предусловием; циклы с постусловием. В таких циклах указывают переменную целого типа которая называется счетчиком...
39301. Проектирование производства работ по монтажу надземной части полносборного многоэтажного здания 1.3 MB
  Задачей курсовой работы является проектирование производства работ по монтажу надземной части полносборного многоэтажного здания. Монтаж надземной части одноэтажного промышленного здания рекомендуется вести маневренными стреловыми гусеничными кранами, кранами на пневмоходу или автокранами.
39302. ЛАНДШАФТЫ ЧЕРВЕНСКОГО РАЙОНА 1.21 MB
  В работе приведено описание природных компонентов территории Червенского района: геологического строения и рельефа, климата и поверхностных вод, почвенно-растительного покрова и животного мира. Дана классификация природных ландшафтов Беларуси и характеристика ландшафтов Червенского района.
39303. ЛАНДШАФТЫ ПУХОВИЧСКОГО РАЙОНА 953 KB
  Дана классификация природных ландшафтов Беларуси и характеристика ландшафтов Пуховичского района. Классификация ландшафтов Беларуси. Классификация ландшафтов Беларуси. ВВЕДЕНИЕ Изучение ландшафтов является актуальным в наше время и позволяет получить необходимую и полезную информацию о геологическом строении и рельефе данной территории климате водах почвеннорастительном покрове животном мире и других показателях.
39304. Финансы организаций (предприятий) 118 KB
  Практическая часть должна содержать аналитическую информацию анализ показателей деятельности предприятия в соответствии с темой работы. Рекомендательная часть должна содержать рекомендации по улучшению финансового состояния предприятия в части использования предмета исследования курсовой работы. НАПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ КУРСОВЫХ РАБОТ Предприятия различных организационноправовых форм. Предприятия отраслей: сельское хозяйство; пищевая и перерабатывающая промышленность; общественное питание; торговля; предприятия других отраслей не...