Влияние различных факторов на сопротивление материалов усталости
Для хрупких материалов влияние концентрации напряжений сказывается в большей степени, чем для пластичных. У хрупких материалов может наступить преждевременное разрушение, а у пластичных происходит перераспределение (выравнивание) напряжений вследствие местной пластической деформации. В результате снижается эффект концентрации напряжений. На сопротивление материалов усталости оказывают влияние… Читать ещё >
Влияние различных факторов на сопротивление материалов усталости (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
На сопротивление материалов усталости оказывают влияние различные факторы. Прежде всего следует выделить концентраторы напряжений, коррозию, состояние поверхности.
Концентраторы напряжений могут быть конструктивными (резкие переходы от сечения к сечению, отверстия), технологическими (царапины, трещины, риски от резца), металлургическими (поры, раковины, неметаллические включения). Независимо от своего происхождения концентраторы напряжений в той или иной степени снижают предел выносливости при одном и том же уровне переменного напряжения. Если, например, цилиндрический образец имеет концентратор напряжений в виде острой круговой выточки (конструктивный концентратор), то распределения напряжений в гладком и надрезанном образцах будут различаться.
На рис. 3.25 представлена схема распределения главных напряжений при растяжении гладкого и надрезанного образцов. Если у гладкого образца (рис. 3.25, а) создастся однородное напряженное состояние с равномерным распределением напряжений по всему поперечному сечению, то у надрезанного образца (рис. 3.25, б) — сложное напряженное состояние с большим градиентом напряжений у основания надреза. Продольные напряжения (0[), имеющие свой максимум у основания надреза, вместе с тангенциальными (ст2) и радиальными (о3) напряжениями могут привести к образованию трещины.
Для хрупких материалов влияние концентрации напряжений сказывается в большей степени, чем для пластичных. У хрупких материалов может наступить преждевременное разрушение, а у пластичных происходит перераспределение (выравнивание) напряжений вследствие местной пластической деформации. В результате снижается эффект концентрации напряжений.
Для оценки влияния концентратора напряжения на усталость испытывают гладкие и надрезанные образцы при симметричном цикле нагружения. Надрез на образце выполняется в виде острой круговой выточки. Отношение предела выносливости, определенного на гладких образцах (ст_]), к пределу выносливости, определенному на надрезанных образцах (а_1н), называют эффективным коэффициентом концентрации напряжений:
Интересно отметить, что у серого чугуна отсутствует чувствительность к надрезу (Ка = 1).Это объясняется тем, что места залегания графитовых включений можно рассматривать как своего рода надрезы. Поэтому гладкий чугунный образец для испытаний на усталость уже имеет естественные внутренние надрезы, а внешние искусственные надрезы нс могут создать дополнительной концентрации напряжений.
Значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений для некоторых марок стали приведены в табл. 3.4.
Состояние поверхности оказывает существенное влияние на усталостную прочность. Чем выше чистота обработки поверхности, тем выше предел выносливости. Например, у образца с полированной поверхностью предел выносливости превосходит на 8—10% предел выносливости образца со шлифованной поверхностью. Это объясняется тем, что царапинки от резца и шлифовочных паст оказывают воздействие на процесс усталости как очень мелкие, но острые концентраторы.
Таблица 3.4
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для некоторых марок стали.
Марка стали. |