Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
* Условие обозначения термической обработки в табл.: О – отжиг; Н – нормализация; У – улучшение; Ц – цементация; ТВЧ – закалка с нагревом ТВЧ; В – закалка с охлаждением в воде; М –закалка с охлаждением в масле; НВ – твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ – среднее значение твердости по НRC. ** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 1.1.
Таблица 1.3. Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей
Продолжение табл. 1.3
Эффективный коэффициент концентрации напряжений при статических нагрузках [3] (1.10) где — теоретический коэффициент концентрации напряжений [3]; —коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений при статической нагрузке. Можно приближенно принять: для пластичных материалов ; для хрупких материалов со значительной внутренней неоднородностью (чугун, некоторые виды цветного литья) ; для хрупких материалов с однородной структурой (закаленная сталь) ; для металлов, работающих при низких температурах (до — 80°С), увеличивается, оставаясь, однако, всегда меньше единицы.
Рис 1.2 Разновидности циклов перемены напряжений : а — симметричный; б — асимметричный, знакопеременный; в — пульсирующий; г — асимметричный, знакопостоянный; с* — постоянная нагрузка
Рис. 1.3. Кривые выносливости машиностроительных материалов При циклических (переменных) нагрузках (рис. 2.16) за предельное напряжение принимается предел выносливости (усталости) соответствующего цикла нагружения (симметричного , пульсирующего или асимметричного (рис. 2.17) *. Для ассиметричных циклов нагружения, характеризуемых коэффициентом ассиметрии , предел выносливости ( ) и амплитудное напряжение можно найти по диаграмме предельных напряжений (рис. 1.4, а, б) в зависимости от среднего напряжения или по формуле [3; 16]: , (1.11)
При отсутствии необходимых механических характеристик материалов можно пользоваться приближенными соотношениями между ними. Например, для сталей *: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; . Нижние значения соответствуют прочным легированным сталям, верхние — углеродистым.
Рис. 1.4. Масштабный фактор :
Масштабный факторвключает: 1' и 2' — пределов прочности углеродистых и легированных сталей; 1 и 2 — пределов текучести и выносливости этих же сталей; 4 и 6 — пределов выносливости тех же сталей при высокой концентрации напряжений; 3 — прочностные характеристики чугуна и цветных металлов; 5 — пределов выносливости этих же металлов при наличии концентрации Предел выносливости материалов, как правило, получают в результате испытаний стандартных образцов малого диаметра. Потому при оценке прочности деталей машин необходимо учитывать влияние на их выносливость следующих основных факторов: абсолютных размеров и конструктивных форм детали; состояния поверхности и свойств поверхностного слоя; изменения режимов нагружения и срока службы и т. п. Учитывая выражение (1.9) и основные факторы, влияющие на предел выносливости детали, получим для любых материалов [3; 16]
, или (1.13)
где — предел выносливости соответственно для циклов нагруження: симметричного , пульсирующего , асимметричного (см. рис. 1.4); если разрушение обусловлено главным образом амплитудными напряжениями, ; — допустимый коэффициент безопасности; — масштабный фактор (рис. 2.19); — коэффициент упрочнения или коэффициент влияния качества обработки поверхности (рис. 2.20); —коэффициет долговечности; —эффективный коэффициент концентрации напряжений (рис. 2.21); —коэффициент, учитывающий суммарное влияние основных факторов на предел выносливости детали. Эффективный коэффициент концентрации, отнесенный к наибольшему напряжению любого асимметричного цикла с асимметрией , находят [15] из выражения
(1.14) Рис. 1.5. Коэффициент, учитывающий состояние поверхности : 1— зеркальное полирование; 2 — грубое полирование или тонкое шлифование; 3 — тонкая обработка резцом (обтачивание, фрезерование); 4 — грубое шлифование или грубое обтачивание; 5 — наличие окалины или коррозии до работы; 6 — коррозия в пресной воде в процессе работы; 7 — то же в морской воде; 8—наличие поверхностного упрочнения
При отсутствии необходимых экспериментальных данных при кручении можно определить [15; 38] (1.15) (1.16)
Коэффициент долговечности определяют по формуле. (1.17) где — показатель степени кривой выносливости; величина для деталей изменяется в широких пределах (от 3 до 20 и более), причем с ростом уменьшается приближенно по зависимости ; ;для сварных соединений ; для деталей из углеродистых сталей 12. ..20; для деталей из легированных сталей — 20.. .30. При отсутствии данных при кручении можно принимать значения, приведенные для изгиба [9]; — базовое число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости; обычно принимают для сталей , для цветных металлов , при контактной прочности ; — эквивалентное число циклов перемены напряжений. Рекомендации по выбору минимального и максимального значений KL приводится в соответствующих разделах. Обычно KL≥1, т. е. при NLE >N0 принимаются KL=1. Эквивалентное число циклов переменны напряжения определяют зависимости от характера нагружения. При постоянной нагрузке и при постоянной частоте нагружения
.
Рис. 1.6.Эффективные коэффициенты концентрации напряжений
а - осциллограмма ; б - ступенчатая; в - типовые режимы нагружения: 1 - тяжелый режим нагружения; 2 - среднии равновероятный режим нагружения; 3 - среднии нормальный режим нагружения; 4 - легкий режим нагружения
числу ходов машины, т. е. nv = n об/мин или nv=cn об/ мин при нагружении за один оборот); Lh- долговечность, ч: Lh=8760LKrKc; L – долговечность, год; Lhi – число часов работы при частоте nvi; Kr – коэффициент использования в При ступенчатой циклограмме нагружения (рис. 1.8, б) (1.18) При переменной частоте нагружении где nv(nvi)- частота изменения напряжения в минуту (частота равная или кратная частоте вращения детали или
Рис1.8. Циклограммы нагружения
течении года; Kc – коэффициент использования в течении суток; N∑ - суммарное число циклов нагружений
где nLi – число циклов перемены напряжений за время действия (нагрузки) напряжения σi. Зная связь между напряжениями σ и нагрузками T (M) или F (1.2…1.8), выражению (1.18)можно придать вид (1.19) где mٰ =1/2m – для контактной прочности при начальном касании по линии; mٰ =1/3m – для контактной прочности при начальном касании в точке; mٰ =m – для остальных случаев, если σ зависит от T (M) или F линейно (1.2….1.6). При плавном характере циклограммы нагружения (рис. 1.8, в) формула для эквивалентного числа циклов нагружения может быть представлена в виде NLE=N∑μm, где μm – начальный момент соответствующего статического распределения нагрузки. Порядок начального момента равен показателю степени m уравнения кривой усталости. Значение μm для типовых режимов принимают по табл. 1.4.
Значение μm для типовых режимов Табл. 1.4.
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (550)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |