რომელ ნიმუშს ექნება მეტი გამძლეობის ზღვარი. გამძლეობის ლიმიტის მნიშვნელობის განსაზღვრა

შესავალი

NBC დაცვის ჯარების აღჭურვილობის მატერიალური ნაწილის წარმატებით შესასწავლად აუცილებელია ზოგადი ტექნიკური დისციპლინების ღრმა ცოდნა. მანქანების ბევრი ნაწილი ექსპლუატაციის დროს ექვემდებარება ციკლურ სტრესს. ამიტომ, იუნკერებს უნდა ჰქონდეთ წარმოდგენა სტრესის ციკლის პარამეტრებისა და ტიპების, ფენომენისა და გამძლეობის ლიმიტის შესახებ.

ამიტომ ამ ლექციის მასალას დიდი მნიშვნელობა აქვს. ამ ლექციის მიზანია სტუდენტებს მივცეთ ძირითადი ტერმინები და განმარტებები, რომლებიც დაკავშირებულია ციკლურ სტრესებთან, შეისწავლოს სტრუქტურული ელემენტების გაანგარიშების საკითხი სიძლიერისთვის მოცემული ტიპის დატვირთვისას.

ციკლური სტრესის კონცეფცია. სტრესის ციკლების პარამეტრები და ტიპები

დინამიური დატვირთვები, მიუხედავად მნიშვნელოვანი ინერციული ძალების არარსებობისა, მოიცავს პერიოდულ მრავალჯერადი განმეორებით (ციკლურ) დატვირთვას, რომელიც მოქმედებს სტრუქტურულ ელემენტებზე. ასეთი დატვირთვა დამახასიათებელია საინჟინრო სტრუქტურების უმეტესობისთვის, როგორიცაა ღერძები, ლილვები, წნელები, ზამბარები, დამაკავშირებელი წნელები და ა.შ.

განმეორებითი ცვლადი დატვირთვის ქვეშ მყოფი მასალების სიძლიერე დიდწილად დამოკიდებულია დროთა განმავლობაში სტრესების ცვლილების ბუნებაზე.

- ცვლადი დატვირთვა ცვლილების დროში დადგენილი ბუნებით, რომლის მნიშვნელობები მეორდება დროის გარკვეული პერიოდის (პერიოდის) შემდეგ.

სტრესის ციკლი- ცვლადი დაძაბულობის ყველა მნიშვნელობის მთლიანობა დატვირთვის ცვლილების ერთი პერიოდის განმავლობაში.

როგორც წესი, სტრესის ციკლი ხასიათდება ორი ძირითადი ციკლის პარამეტრით: და - ციკლის მაქსიმალური და მინიმალური ძაბვები.

ციკლის საშუალო ძაბვა .

ამპლიტუდის ციკლის ძაბვა .

სტრესის ციკლის ასიმეტრიის კოეფიციენტი.

ჩამოთვლილი მახასიათებლების სიდიდიდან გამომდინარე, სტრესის ციკლები შეიძლება დაიყოს შემდეგ ძირითად ტიპებად:

სიმეტრიული ციკლი- მაქსიმალური და მინიმალური ძაბვები ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობადა საპირისპირო ნიშნით, რ = -1.

ასიმეტრიული ციკლი- მაქსიმალური და მინიმალური ძაბვები არ არის ტოლი აბსოლუტური მნიშვნელობით, ხოლო ასიმეტრიული ციკლი შეიძლება იყოს სიგნალის ალტერნატიული ან ნიშნის მუდმივი.

ალტერნატიული ციკლი– მაქსიმალური და მინიმალური ძაბვები არ არის ტოლი აბსოლუტური მნიშვნელობით და საპირისპირო ნიშნით , , .

მუდმივი ნიშნის ციკლი– მაქსიმალური და მინიმალური ძაბვები არ არის ტოლი აბსოლუტური მნიშვნელობით და აქვთ იგივე ნიშანი , , .

ნულოვანი (პულსირებადი) ციკლი– მაქსიმალური ან მინიმალური ძაბვები უდრის ნულს ან , ან .

დაღლილობის ფენომენი. დაღლილობის მრუდი. გამძლეობის ზღვარი

როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, დატვირთვები, რომლებიც ციკლურად იცვლება დროში სიდიდის ან სიდიდისა და ნიშნის მიხედვით, შეიძლება გამოიწვიოს სტრუქტურული უკმარისობა ძაბვის დროს, რომელიც მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე წევის ძალა (ან დაჭიმვის ძალა). ასეთ განადგურებას „დაღლილობას“ უწოდებენ. მასალა, როგორც ჩანს, "იღლება" განმეორებითი პერიოდული დატვირთვების მოქმედებით.

დაღლილობის უკმარისობა- მასალის განადგურება განმეორებით მონაცვლეობითი სტრესების გავლენის ქვეშ.

მატერიალური დაღლილობა- მასალაში დაზიანების თანდათანობითი დაგროვება ცვლადი სტრესების ზემოქმედებით, რაც იწვევს მასალაში ბზარების წარმოქმნას და განადგურებას.

გამძლეობაარის მასალის უნარი გაუძლოს დაღლილობის უკმარისობას.

მასალების დაღლილობის უკმარისობის ფიზიკური მიზეზები საკმაოდ რთულია და ჯერ ბოლომდე არ არის გასაგები. დაღლილობის წარუმატებლობის ერთ-ერთ მთავარ მიზეზად ითვლება ბზარების წარმოქმნა და განვითარება.

დაღლილობის უკმარისობის მექანიზმი დიდწილად დაკავშირებულია მასალების რეალური სტრუქტურის ჰეტეროგენურობასთან (განსხვავება ზომაში, ფორმაში, მეზობელი ლითონის მარცვლების ორიენტაციაში; სხვადასხვა ჩანართების არსებობა - წიდები, მინარევები; ბროლის გისოსების დეფექტები, მასალის ზედაპირის დეფექტები - ნაკაწრები, კოროზია და ა.შ.). ცალკეული ჩანართების საზღვრებზე და მიკროსკოპულ სიცარიელეებთან და სხვადასხვა დეფექტებთან ცვლადი ძაბვის დროს მითითებულ არაერთგვაროვნებასთან დაკავშირებით, წარმოიქმნება სტრესის კონცენტრაცია, რაც იწვევს ზოგიერთი ლითონის მარცვლის მიკროპლასტიკური ათვლის დეფორმაციას, ხოლო ზოლები შეიძლება გამოჩნდეს მარცვლის ზედაპირზე. , და ათვლის აკუმულაცია, რომელიც ზოგიერთ მასალაზე ვლინდება მიკროსკოპული ტუბერკულოზებისა და დეპრესიების სახით - ექსტრუზია და ინტრუზია. შემდეგ ხდება მიკრობზარებში ძვრების განვითარება, მათი ზრდა და შერწყმა; ბოლო ეტაპზე ჩნდება ერთი ან რამდენიმე მაკრობზარი, რომლებიც საკმაოდ ინტენსიურად ვითარდება (იზრდება). გატეხეთ კიდეები მოქმედების ქვეშ ცვლადი დატვირთვაგახეხეთ ერთმანეთს და, შესაბამისად, ბზარის ზრდის ზონას აქვს გლუვი (გაპრიალებული) ზედაპირი. ბზარის ზრდასთან ერთად ნაწილის განივი მონაკვეთი სულ უფრო სუსტდება და საბოლოოდ ხდება ნაწილის უეცარი მტვრევადი მოტეხილობა, ხოლო მტვრევადი მოტეხილობის ზონას აქვს მსხვილმარცვლოვანი კრისტალური სტრუქტურა, როგორც მყიფე მოტეხილობაში.

დაღლილობის მრუდი (ველერის მრუდი) აგებულია სიმეტრიული ციკლით დაღლილობის ტესტების შედეგების საფუძველზე. ეს გვიჩვენებს, რომ ციკლების რაოდენობის მატებასთან ერთად, საგრძნობლად მცირდება მაქსიმალური სტრესი, რომლის დროსაც ხდება მასალის განადგურება. ამავდროულად, მრავალი მასალისთვის, მაგალითად, ნახშირბადოვანი ფოლადისთვის, შესაძლებელია ისეთი მაქსიმალური ციკლის დაძაბულობის დაყენება, რომლის დროსაც ნიმუში არ იშლება ციკლის ნებისმიერი რაოდენობის შემდეგ (დიაგრამის ჰორიზონტალური მონაკვეთი), რომელსაც ეწოდება გამძლეობის ზღვარი ( ).

გამძლეობის ლიმიტი (დაღლილობა)არის ციკლის მაქსიმალური (შემზღუდავი) სტრესი, რომლის დროსაც არ არის ნიმუშის დაღლილობის უკმარისობა ციკლების თვითნებურად დიდი რაოდენობის შემდეგ.

იმის გამო, რომ ტესტები განუსაზღვრელი ვადით არ შეიძლება განხორციელდეს, ციკლების რაოდენობა შეზღუდულია გარკვეული ლიმიტით, რომელსაც ეწოდება ციკლების საბაზისო რაოდენობა. ამ შემთხვევაში, თუ ნიმუში გაუძლებს ციკლების საბაზისო რაოდენობას (შავი ლითონებისთვის - ნ= 10 7), მაშინ ითვლება, რომ მასში ძაბვა არ აღემატება გამძლეობის ზღვარს.

ფერადი ლითონებისთვის დაღლილობის მრუდებს არ აქვთ ჰორიზონტალური განყოფილებები, ამიტომ მათთვის ციკლების საბაზისო რაოდენობისთვის ის იზრდება ნ= 10 8 და დადგენილია შეზღუდული გამძლეობის ზღვარი.

რეალურ სტრუქტურებში, ნაწილების დიდი უმრავლესობა მუშაობს ასიმეტრიული დატვირთვით.

დიაგრამა საბოლოო სტრესები(სმიტის დიაგრამა) აგებულია დატვირთვის მინიმუმ სამ რეჟიმზე (სამ წერტილზე), რომელთაგან თითოეულისთვის განისაზღვრება გამძლეობის ზღვარი.

პირველი რეჟიმი (პუნქტი 1) არის ჩვეულებრივი სიმეტრიული დატვირთვის ციკლი ( , , , ).

მეორე რეჟიმი (პუნქტი 2) არის ასიმეტრიული დატვირთვის ციკლი, ჩვეულებრივ ნულოვანი ( , , , ).

მესამე რეჟიმი (პუნქტი 3) არის მარტივი სტატიკური გაჭიმვა ( , ).

მიღებული წერტილები დაკავშირებულია გლუვი ხაზით, რომლის წერტილების ორდინატები შეესაბამება მასალის გამძლეობის საზღვრებს სხვადასხვა ღირებულებებიციკლის ასიმეტრიის კოეფიციენტი.

სხივი, რომელიც გადის კუთხით ზღვრული დაძაბულობის დიაგრამაზე, ახასიათებს ციკლებს იგივე ასიმეტრიის კოეფიციენტით. რ :

.

დიაგრამა შეზღუდვის ამპლიტუდები(ჰაიგის დიაგრამა) გამოსახულია კოორდინატებში: ციკლის საშუალო დაძაბულობა – ციკლის ამპლიტუდა (სურათი 7). ამავდროულად, მის ასაგებად აუცილებელია დაღლილობის ტესტების ჩატარება მინიმუმ სამი რეჟიმისთვის: 1 - სიმეტრიული ციკლი; 2 – ნულოვანი ციკლი; 3 - სტატიკური გაჭიმვა.

მიღებული წერტილების გლუვი მრუდით დაკავშირებით, მიიღება გრაფიკი, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობას შემზღუდველი ამპლიტუდების მნიშვნელობებსა და ციკლში შემაკავებელი საშუალო სტრესების მნიშვნელობებს შორის.

მატერიალური თვისებების გარდა, დაღლილობის სიძლიერეზე გავლენას ახდენს შემდეგი ფაქტორები: 1) სტრესის კონცენტრატორების არსებობა; 2) მასშტაბის ფაქტორი, ანუ ნაწილის აბსოლუტური ზომების გავლენა (რაც უფრო დიდია ნაწილის ზომა, მით უფრო დაბალია დაღლილობის სიძლიერე); 3) ზედაპირული დამუშავების ხარისხი (ნაწილის ზედაპირის უხეშობის შემცირებით, დაღლილობის სიძლიერე იზრდება); 4) ოპერაციული ფაქტორები (ტემპერატურა, კოროზია, დატვირთვის სიხშირე, რადიაციის ზემოქმედება და ა.შ.); 5) სხვადასხვა ტექნოლოგიური მეთოდით გამაგრებული ზედაპირის ფენის არსებობა.

სტრესის დაღლილობის სიძლიერის მრუდი

გამძლეობის ზღვარიაღინიშნება (ან ), სადაც ინდექსი R შეესაბამება ციკლის ასიმეტრიის კოეფიციენტს. ასე, მაგალითად, სიმეტრიული ციკლისთვის იგი აღინიშნება, ნულოვანი ციკლისთვის (at), მუდმივი ციკლისთვის.

გამძლეობის ზღვარი სიმეტრიული ციკლისთვისარის ყველაზე პატარა სხვა ტიპის ციკლებთან შედარებით, ანუ .

Მაგალითად, ; .

გამძლეობის ზღვარი

იმისათვის, რომ გამოვთვალოთ ნაწილები, რომლებიც არ არის განკუთვნილი გრძელვადიანი მუშაობისთვის, აუცილებელია განისაზღვროს სტრესის უმაღლესი მნიშვნელობა, რომელსაც მასალა შეუძლია გაუძლოს ციკლების მოცემულ რაოდენობას (N), რომლის ღირებულება ნაკლებია საბაზისო მნიშვნელობაზე (). ამ შემთხვევაში, დაღლილობის მრუდის და მოცემული რაოდენობის ციკლების (N) მიხედვით, შესაბამისი სტრესი (), ე.წ. შეზღუდული გამძლეობის ზღვარი.

გამძლეობის ლიმიტის ფაქტორები სიმეტრიული ციკლისთვის

სტატიკური დატვირთვის ქვეშ მომუშავე ნაწილის სიმტკიცის შეფასებისას, ნაწილის მასალის მექანიკური მახასიათებლები მთლიანად იდენტიფიცირებულია ექსპერიმენტის შედეგად მიღებული ნიმუშის მასალის მექანიკურ მახასიათებლებთან. ეს არ ითვალისწინებს განსხვავებას არც ნაწილისა და ნიმუშის ფორმასა და ზომაში, ან სხვა განსხვავებებს.

დაღლილობისთვის ნაწილის დაპროექტებისას ეს ფაქტორები უნდა იყოს გათვალისწინებული. ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ გამძლეობის ზღვარზე სიმეტრიულ ციკლში, არის სტრესის კონცენტრაცია, ნაწილის ჯვრის მონაკვეთის აბსოლუტური ზომები და მისი ზედაპირის უხეშობა. ეს მარტივად აიხსნება იმით, რომ ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ფაქტორი ხელს უწყობს მიკრობზარების გაჩენას და გამრავლებას.

სტრესის კონცენტრაციის გავლენა

ქვედანაყოფებთან ახლოს, ხვრელების კიდეებზე, ღეროების ფორმის ცვლის ადგილებში, ჭრილობებზე და ა.შ. არსებობს სტრესების მკვეთრი ზრდა ნომინალურ სტრესებთან შედარებით, რომლებიც გამოითვლება მასალების წინააღმდეგობის ჩვეულებრივი ფორმულების გამოყენებით. ასეთ ფენომენს ე.წ სტრესის კონცენტრაცია, და მიზეზი, რომელიც იწვევს სტრესების მნიშვნელოვან ზრდას არის სტრესის კონცენტრატორი.

გაზრდილი დაძაბულობის განაწილების ზონა წმინდა ლოკალური ხასიათისაა, ამიტომ ამ სტრესებს ხშირად ლოკალურს უწოდებენ.

სტრესების დროს, რომლებიც დროში ცვალებადია, ნიმუშზე სტრესის კონცენტრატორის არსებობა იწვევს გამძლეობის ლიმიტის შემცირებას. ეს აიხსნება იმით, რომ დაძაბულობის კონცენტრაციის ზონაში სტრესების მრავალჯერადი ცვლილება იწვევს ბზარის წარმოქმნას და შემდგომ განვითარებას, რასაც მოჰყვება ნიმუშის დაღლილობის უკმარისობა.

სტრესის კონცენტრაციის ეფექტის შესაფასებლად ნიმუშის დაღლილობის წინააღმდეგობის შემცირებაზე, მასალის მგრძნობელობის გათვალისწინებით სტრესის კონცენტრაციის მიმართ, შემოღებულია ეფექტური კონცენტრაციის კოეფიციენტის კონცეფცია, რომელიც არის სტანდარტის გამძლეობის ლიმიტის თანაფარდობა. ნიმუში სტრესის კონცენტრაციის გარეშე სტრესის კონცენტრაციის ნიმუშის დაღლილობის ზღვრამდე: (ან ).

კვეთის აბსოლუტური ზომების გავლენა

ნიმუშების ჯვრის მონაკვეთების ზომის ზრდით, გამძლეობის ლიმიტის შემცირება. ეს გავლენა მხედველობაში მიიღება ჯვრის მონაკვეთის აბსოლუტური ზომების გავლენის კოეფიციენტით (ადრე ამ კოეფიციენტს ეწოდებოდა მასშტაბის ფაქტორი). აღნიშნული კოეფიციენტი უდრის d დიამეტრის მქონე გლუვი ნიმუშების გამძლეობის ლიმიტის შეფარდებას გლუვი სტანდარტული ნიმუშის გამძლეობის ზღვართან, რომლის დიამეტრი ტოლია 7,5 მმ: (ან ).

ზედაპირის უხეშობა

ნაწილის ზედაპირის დამუშავება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს გამძლეობის ზღვარზე. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნაწილის უფრო უხეში ზედაპირის დამუშავება ქმნის დამატებით ადგილებს სტრესის კონცენტრატორებისთვის და, შესაბამისად, იწვევს დამატებით პირობებს მიკრობზარების გაჩენისთვის.

მასალების დაღლილობის სიძლიერის დამახასიათებელი მთავარი პარამეტრი, ე.ი. სიძლიერე განმეორებითი მონაცვლეობით დატვირთვის დროს არის გამძლეობის ზღვარი რარის ციკლის სტრესის მაქსიმალური აბსოლუტური მნიშვნელობა, რომლის დროსაც მასალის დაღლილობის უკმარისობა ჯერ კიდევ არ ხდება საბაზისო რიცხვამდე ნ ზეჩატვირთვის ციკლები. ძირითადისთვის, ე.ი. ტესტირების დროს მითითებული ციკლების ყველაზე დიდი რაოდენობა აღებულია შავი ლითონებისთვის 10 7 ჩატვირთვის ციკლი, ხოლო ფერადი - 10 8 . გამძლეობის ლიმიტის აღნიშვნაში ინდექსი შეესაბამება ტესტირების დროს სტრესის ციკლის ასიმეტრიის კოეფიციენტს. ასე რომ, სიმეტრიული ციკლისთვის, გამძლეობის ზღვარი აღინიშნება y-1-ით, ხოლო ნულოვანი ციკლისთვის - y 0. მასალის გამძლეობის ზღვარი განისაზღვრება ტესტირების მანქანებზე დაღლილობის ნიმუშების ტესტირებით. ყველაზე გავრცელებულია ნიმუშების ტესტირება სიმეტრიული სტრესის ციკლის ქვეშ. ინსტალაციის განლაგება მოსახვევად ნიმუშების შესამოწმებლად ნაჩვენებია ნახ. 5. ნიმუში 1 დამჭერ 2-თან ერთად ბრუნავს მუდმივი კუთხური სიჩქარით. ნიმუშის ბოლოს არის ძალით დატვირთული საკისარი 3 ფმუდმივი მიმართულება. ნიმუში ექვემდებარება ღუნვის დეფორმაციას სიმეტრიული ციკლით. მაქსიმალური ძაბვები წარმოიქმნება ნიმუშის ზედაპირზე ყველაზე საშიშ I - I მონაკვეთში და განისაზღვრება როგორც y = M და /W, სადაც M და = F?? - დახრის მომენტი მონაკვეთში; W \u003d 0.1d 3 - წინააღმდეგობის მომენტი ნიმუშის ჯვრის მონაკვეთის ნეიტრალურ ღერძთან მიმართებაში, წრე დიამეტრით დ. პუნქტში წარმოდგენილ პოზიციაში მაგრამდაძაბულობის დაძაბულობა მოქმედებს, რადგან ნიმუში არის მოხრილი ამოზნექილი ზევით. ნიმუშის 180°-ით მობრუნების შემდეგ წერტილში მაგრამიმოქმედებს ერთი და იგივე სიდიდის კომპრესიული ძაბვები, ე.ი. -ი. ნეიტრალურ ღერძზე გავლისას, ძაბვა წერტილში მაგრამიქნება ნული.

ციკლის დაძაბულობის სხვადასხვა მნიშვნელობებზე იდენტური ნიმუშების დაღლილობის უკმარისობის ტესტირებით, აგებულია გრაფიკი, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობას მაქსიმალურ სტრესებს y და ციკლების რაოდენობას შორის უკმარისობამდე (ციკლის სიცოცხლე N). ეს დამოკიდებულება (სურ. 6) ე.წ დაღლილობის მრუდიან კარგად მრუდი, გერმანელი მეცნიერის პატივსაცემად, რომელმაც პირველად ააგო იგი. დაღლილობის მრუდის ასაგებად კოორდინატებში ზე მაქს -ნსაჭიროა მინიმუმ 10 იდენტური ნიმუში, რისთვისაც მკაცრი მოთხოვნებიგანზომილების სიზუსტე, ზედაპირის უხეშობა. ნიმუშებიდან პირველი დატვირთულია ძალით ფისე, რომ ციკლის მაქსიმალური ძაბვა 1-ზე იყო ოდნავ ნაკლები მასალის საბოლოო სიძლიერეზე (1-ზე< у u) и испытывают до разрушения, отмечая (рис. 6) точку მაგრამკოორდინატებით y 1 და განადგურებამდე ციკლების რაოდენობა ნ 1 .

მეორე ნიმუშის ტესტირება ხდება მასში ძაბვის შექმნით ზე 2 პირველზე ნაკლები (2-ზე< у 1) образце. Число циклов до разрушения этого образца будет ნ 2 (N 2 > N 1). მონიშნეთ წერტილი გრაფიკზე ATკოორდინატებით ზე 2 , ნ 2 . ტესტირებულ ნიმუშებში ციკლის მაქსიმალური სტრესის თანდათანობით შემცირებით, ტესტები ტარდება ნიმუშების განადგურებამდე, სანამ ერთ-ერთი მათგანი არ იშლება საბაზისო რიცხვამდე. ნ ზეჩატვირთვის ციკლები. წერტილების სერიით გლუვი ხაზით შეერთებით მაგრამ, AT, FROM, …, აგებული ნიმუშების ტესტირების დროს, ვიღებთ დაღლილობის მრუდს. ბაზის ნომრის შესაბამისი ძაბვა ნ ზეციკლები და არსებობს გამძლეობის ზღვარი ზე- 1 მოსახვევი მასალა. სხვა საცდელ მანქანებზე, გაღუნვის ტესტის მსგავსად, მასალის გამძლეობის საზღვრები განისაზღვრება ბრუნვის დროს (f - 1), დაჭიმვის დროს - შეკუმშვისას (y - 1r). მრავალი მასალისთვის, ექსპერიმენტულად დადგენილია თანაფარდობა გამძლეობის საზღვრებს შორის მოღუნვის, ბრუნვისა და დაძაბულობა-შეკუმშვის დროს. მაგალითად, ფოლადებისთვის f-1 = 0.55y-1; y-1p = 0.7y-1. სიმეტრიული დატვირთვის ციკლის გამძლეობის ზღვარი ყველა ლითონისთვის, გარდა ძალიან დრეკადი (სპილენძი, კომერციული რკინა), ნაკლებია ელასტიურ ზღვარზე, დატვირთვის სიხშირის მატებასთან ერთად ის ოდნავ იზრდება.

ლიტერატურაში შემოთავაზებულია ათობით განტოლება, რომლებიც აღწერს სხვადასხვა მასალისა და ნიმუშების დაღლილობის მრუდებს. საინჟინრო გამოთვლებში ყველაზე ხშირად გამოიყენება დაღლილობის მრუდის სიმძლავრის განტოლება

y m N = const, (10)

სადაც ნ- ციკლების რაოდენობა მარცხამდე ციკლის მაქსიმალურ სტრესში; მ- ექსპონენტი დამოკიდებულია მასალაზე, ნიმუშის პარამეტრებზე, ლითონებისთვის m = 5 ... 10.

ხშირად, პროდუქტების მომსახურების ვადა, განსაკუთრებით სპეციალური ერთჯერადი გამოყენება, შეზღუდულია, დატვირთვის ციკლების რაოდენობა N მუშაობის დროს ნაკლებია, ვიდრე ბაზა (N< N у). Уравнение (10)позволяет при расчетах таких изделий на усталостную прочность определять предельно максимальные напряжения в циклах или ограниченный предел выносливости ზე- 1Nციკლების მოცემული რაოდენობის შესაბამისი ნჩატვირთვა

N \u003d N y (y- 1 / y- 1N) m , (12)

სადაც რაოდენობები ზე- 1 , ნ ზე , მაღებულია მასალების საცნობარო მონაცემებიდან. განტოლებების (11) და (12) გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ დაღლილობის დაზიანების ფიზიკა და მექანიზმი უცვლელი რჩება შენარჩუნებისას მექანიზმი მაღალი ციკლის დაღლილობა. მაღალი ციკლის დაღლილობა გარანტირებულია, თუ ჩავარდნამდე ციკლების რაოდენობა არის მინიმუმ 10 4, ე.ი. N? 10 4 .

მასალების დაღლილობის სიმტკიცის მახასიათებლების განსაზღვრა დაღლილობის ტესტირებით შრომატევადი და ძვირი პროცესია ტესტის შედეგების სიგრძისა და მნიშვნელოვანი გაფანტვის გამო. მოძებნილია გამძლეობის ლიმიტის მნიშვნელობების სავარაუდო შეფასების ემპირიული დამოკიდებულებები სტატიკური დატვირთვის ქვეშ მყოფი მასალის მექანიკური თვისებების სიდიდეზე. ასე რომ, ნახშირბადოვანი ფოლადის სიმეტრიული დატვირთვის ციკლის დროს გამძლეობის ლიმიტის მნიშვნელობა არის y-1 = (0.4 ... 0.45) y ut; ფერადი ლითონებისთვის y- 1 = = (0.24 ... 0.5) y ut , სადაც ზე utარის მასალის დაჭიმვის სიმტკიცე.

როგორც ექსპერიმენტებმა აჩვენა, მასალის გამძლეობის ლიმიტის მნიშვნელობა დიდწილად დამოკიდებულია უკიდურეს მნიშვნელობებს შორის თანაფარდობაზე. რ მაქს და გვ წთ ძაბვის შეცვლა. თუ ეს მნიშვნელობები ტოლია სიდიდით რ ა და ნიშნით საპირისპიროა (ნახ. 14.1), მაშინ გვაქვს სიმეტრიული ციკლი,რომლის გამძლეობის ზღვარი ყველაზე დაბალია.

ბრინჯი. 14.1

თუ სიმეტრიულად რხევას + ფარგლებში დავუმატებთ რ ა და - რ ა ძაბვა ასევე მუდმივი ძაბვაა რ მ (სურ. 14.2), შემდეგ მივიღებთ შემთხვევას ასიმეტრიულიციკლი; ამ შემთხვევაში, გამძლეობის ზღვარი უფრო მაღალია, ვიდრე სიმეტრიული ციკლისთვის.

ძაბვის უკიდურესობები დაუბალანსებელი ციკლისთვის რ მაქს და გვ წთ იქნება (ნახ. 14.2):

რ მაქს = გვ მ + გვ ა და გვ წთ = გვ მ - გვ ა ;

თავის მხრივ

Ვოლტაჟი რ ტ ეწოდება ციკლის საშუალო სტრესს და რ ა - ციკლის ძაბვის რყევების ამპლიტუდა. კავშირს ჰქვია ციკლის მახასიათებლები.სიმეტრიული ციკლით რ ტ = 0, გვ წთ = -გვ მაქსდა რ=-1; მუდმივი სტატიკური ძაბვის დროს რ ა = 0, გვ წთ =გვ მაქს და რ= +1; თუ გვ წთ =0, შემდეგ და r = 0.აქ მოცემულია ასიმეტრიული ციკლების რამდენიმე მაგალითი:

გააორმაგეთ ძაბვის რყევების ამპლიტუდის სიდიდე რ ა

ციკლის "სპანს" უწოდებენ.

გამძლეობის ლიმიტის მნიშვნელობა ალტერნატიული ძაბვის ნებისმიერი ციკლისთვის აღინიშნება R,ან ქვემოთ მოცემული ხატით, რომელიც მიუთითებს შესაბამის ციკლის მახასიათებელზე. Ისე, გვ -1 - გამძლეობის ზღვარი სიმეტრიული ციკლისთვის მახასიათებლით r=-1, გვ 0,2 - გამძლეობის ზღვარი ასიმეტრიული ციკლისთვის მახასიათებლით რ= +0.2 და ა.შ.

ყველაზე საინტერესოა გამძლეობის ლიმიტის მნიშვნელობის განსაზღვრა სიმეტრიულ ( რ მ= 0) ციკლი, როგორც ყველაზე პატარა. ეს მნიშვნელობა განსხვავებულია ღუნვის დეფორმაციის, ღერძული დეფორმაციის (დაჭიმვისა და შეკუმშვის) და ბრუნვის შემთხვევაში.

მოსახვევში გამძლეობის ლიმიტის დასადგენად გამოიყენება მანქანები, რომლებშიც წრიული ჯვრის მონაკვეთის ნიმუში იტვირთება ბურთის საკისრებით, ან კონსოლის სახით - ძალით ბოლოში, ან როგორც დაკიდებული სხივი - სიმეტრიულად განლაგებული თანაბარი ძალებით; ნიმუში ბრუნავს დაახლოებით 2000-3000 rpm სიჩქარით. ყოველი შემობრუნებისას, ნიმუში მასალა ყველაზე დაძაბულ ადგილებში განიცდის სტრესის ცვლილებების სიმეტრიულ ციკლს უმაღლესი შეკუმშვიდან იმავე უმაღლეს დაძაბულობამდე და პირიქით. ნიმუშის მიერ შემოწმებული ციკლების რაოდენობა განისაზღვრება მისი რევოლუციების რაოდენობით N,აღინიშნება სპეციალური მრიცხველით.

ნიმუშებს ეძლევა ფორმა ძალიან გლუვი კონტურებით, გამორიცხულია ადგილობრივი სტრესის შესაძლებლობა. გამძლეობის ლიმიტის განსაზღვრის გამოცდილება ასეთია. შემოწმებული მასალის ნიმუშების პარტია მზადდება 6-10 ცალი ოდენობით; ნიმუშები დანომრილია თანმიმდევრობით: 1, 2, 3…

პირველი ნიმუში მოთავსებულია მანქანაში და იტვირთება ისე, რომ მივიღოთ უმაღლესი ნორმალური დაძაბულობის გარკვეული მნიშვნელობა "; ეს მნიშვნელობა ჩვეულებრივ აღებულია მასალის დაჭიმვის სიმტკიცის 0.5-0.6-ის ტოლია; შემდეგ მანქანა ამუშავებს და ნიმუში ბრუნავს, ტესტირება ცვლადი ძაბვები+"-დან -"-მდე სანამ შესვენება არ მოხდება. ამ დროს სპეციალური მოწყობილობა გამორთავს ძრავას, მანქანა ჩერდება და ბრუნვის მრიცხველი აჩვენებს ციკლების რაოდენობას. ნ 1 საჭიროა ნიმუშის გასატეხად სტრესის ქვეშ“.

მეორე ნიმუში შემოწმებულია იმავე თანმიმდევრობით ძაბვაზე ", უფრო პატარა", მესამე - ძაბვაზე ""<", и т.д. Соответственно возрастает число циклов, необходимое для излома. Уменьшая для каждого нового образца рабочее напряжение, мы, наконец, для какого-то из них не получаем излома, даже при очень большом числе оборотов образца. Соответствующее напряжение будет очень близко к пределу выносливости.

ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ თუ ფოლადის ნიმუში არ დაიშალა 1010 6 ციკლის შემდეგ, მაშინ მას გაუძლებს ციკლების თითქმის შეუზღუდავი რაოდენობა (10010 6 - 20010 6). ამიტომ, კონკრეტული ფოლადის კლასის გამძლეობის ლიმიტის განსაზღვრისას, ექსპერიმენტი შეჩერებულია, თუ ნიმუში გამოცდილია

1010 6 ციკლი და არ გატყდა. ზოგიერთ შემთხვევაში, ტესტირების დროს, ისინი შემოიფარგლება ციკლების უფრო მცირე ლიმიტით, თუმცა, არანაკლებ 510 6.

ფერადი ლითონებისთვის ასეთი დამოკიდებულება არ არსებობს და იმისათვის, რომ გავიგოთ, შეუძლია თუ არა ნიმუში რეალურად გაუძლოს ნიშნის ცვლილებებს მოცემულ ძაბვაზე, უნდა დათმოს 20010 6 და თუნდაც 50010 6 ციკლი. ამ შემთხვევაში, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ პირობითი გამძლეობის ლიმიტზე, რომელიც შეესაბამება შესვენების არარსებობას სტრესის ნიშნის გარკვეული რაოდენობის ცვლილებაზე - 1010 6, 3010 6 და ა.შ.

გამძლეობის ლიმიტის რიცხვითი მნიშვნელობის საპოვნელად მიღებული შედეგები მუშავდება გრაფიკულად. ნახაზი 14.3 და 14.4 ნაჩვენებია ასეთი დამუშავების ორი მეთოდი. პირველ მათგანზე, ორდინატთა ღერძის გასწვრივ, რაოდენობები ", ",. .. და აბსცისის გასწვრივ ნ 1 , ნ 2 და ა.შ. მიღებული მრუდის ჰორიზონტალური ტანგენტის ორდინატი (ასიმპტოტები) ტოლი იქნება გამძლეობის ზღვარზე. მეორე ნახაზზე x-ღერძი გამოსახავს ტოლ მნიშვნელობებს. ამ შემთხვევაში, გამძლეობის ზღვარი განისაზღვრება, როგორც სეგმენტი, რომელიც მოწყვეტილია ორდინატთა ღერძზე მიღებული მრუდის გაგრძელებით, რადგან კოორდინატების წარმოშობა შეესაბამება N=.ამჟამად, მეორე მეთოდი უფრო გავრცელებულია.

ანალოგიურად, განისაზღვრება ღერძული ძალებისთვის (დაძაბულობა და შეკუმშვა) და ბრუნვის გამძლეობის ზღვარი; ამ მიზნით ასევე გამოიყენება სპეციალური საცდელი მანქანები (პულსატორები და სხვ.).

ამჟამად მიღებულია უამრავი ექსპერიმენტული შედეგი სხვადასხვა მასალის გამძლეობის ლიმიტის დასადგენად, ჩატარებული კვლევების უმეტესობა ეხება ფოლადი, როგორც ყველაზე ხშირად გამოყენებული მასალა მანქანათმშენებლობაში. ამ კვლევების შედეგებმა აჩვენა, რომ გამძლეობის ზღვარი ყველა კლასის ფოლადიდაკავშირებულია მეტ-ნაკლებად განსაზღვრული ურთიერთობით მხოლოდ დაჭიმვის საბოლოო სიძლიერის სიდიდეს გ. ნაგლინი და გაყალბებული მასალისთვის, სიმეტრიული ციკლის გამძლეობის ზღვარი მოხრის შემთხვევაში არის 0,40-დან 0,60 ვ-მდე; ჩამოსხმისთვის, ეს თანაფარდობა არის 0.40-დან 0.46-მდე დიაპაზონში.

Ამგვარად, უსაფრთხოების ზღვარი საკმარისი სიზუსტით პრაქტიკის მიზნებისთვისმიიღება ყველა კლასის ფოლადისთვის

თუ ფოლადის ნიმუში ექვემდებარება ღერძულიძალები სიმეტრიულ ციკლში (ალტერნატიული დაძაბულობა და შეკუმშვა), მაშინ შესაბამისი გამძლეობის ზღვარი, როგორც ექსპერიმენტებმა აჩვენა, უფრო დაბალი იქნება, ვიდრე მოსახვევში; ამ გამძლეობის ზღვრებს შორის თანაფარდობა შეიძლება მივიღოთ თანაბარი, როგორც ექსპერიმენტები აჩვენებს, 0,7-მდე, ე.ი. .

ეს შემცირება აიხსნება იმით, რომ დაჭიმვისა და შეკუმშვის დროს მთელი მონაკვეთი ექვემდებარება იგივე სტრესებს; მოხრილობისას ყველაზე დიდი ძაბვები ხდება მხოლოდ გარე ბოჭკოებში; დანარჩენი მასალა მუშაობს სუსტად და, შესაბამისად, გარკვეულწილად რთულია დაღლილობის ბზარების წარმოქმნა; გარდა ამისა, პრაქტიკაში ყოველთვის არის ღერძული დატვირთვის გარკვეული ექსცენტრიულობა.

დაბოლოს, სიმეტრიული ციკლის ბრუნვისას, ათვლის ძაბვის გამძლეობის ზღვარი საშუალოდ არის ღუნვის გამძლეობის ლიმიტის 0,55. ამრიგად, ფოლადისთვის სიმეტრიული ციკლით

ეს მონაცემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც საფუძვლად გაანგარიშების ფორმულები სიმტკიცის ტესტირებისთვის.

ფერადი ლითონებისთვის ჩვენ გვაქვს ნაკლებად სტაბილური კავშირი გამძლეობის ზღვარსა და დაჭიმვის სიმტკიცეს შორის; ექსპერიმენტები იძლევა

= (0.24 0.50) გ.

ზემოაღნიშნული მიმართებების გამოყენებისას (14.1) უნდა გავითვალისწინოთ, რომ მოცემული მასალის გამძლეობის ზღვარი არის მახასიათებელი, რომელიც დამოკიდებულია ფაქტორების ძალიან დიდ რაოდენობაზე; მონაცემები (14.1) ეხება ექსპერიმენტებს ნიმუშებით შედარებით მცირე დიამეტრი(7-10 მმ)გაპრიალებული ზედაპირით და კვეთის ფორმის მკვეთრი ცვლილებების არარსებობით.

მასალის უნარს, აღიქვას ალტერნატიული სტრესების განმეორებითი მოქმედებები, ეწოდება გამძლეობა, ხოლო სტრუქტურული ელემენტების სიძლიერის შემოწმებას ასეთი სტრესების მოქმედების ქვეშ ეწოდება გამძლეობის გამოთვლა (ან დაღლილობის სიძლიერის გამოთვლა).

ალტერნატიული სტრესების დროს სიძლიერის გამოთვლებისთვის საჭირო მასალის მექანიკური მახასიათებლების მისაღებად ტარდება სპეციალური გამძლეობის (დაღლილობის) ტესტები. ამ ტესტებისთვის მზადდება სრულიად იდენტური ნიმუშების სერია (მინიმუმ 10 ცალი).

ყველაზე გავრცელებული ტესტებია სუფთა მოხრაზე სიმეტრიული დაძაბულობის ციკლის დროს; ისინი ხორციელდება შემდეგი თანმიმდევრობით.

პირველ ნიმუშში, სპეციალური აპარატის გამოყენებით, იქმნება სტრესის ციკლები, რომლებიც ხასიათდება საკმარისად დიდი მნიშვნელობებით (მასალის საბოლოო სიძლიერეზე ოდნავ ნაკლები) ისე, რომ ნიმუშის განადგურება ხდება შედარებით მცირე რაოდენობის ციკლების შემდეგ. მიღებულ შკალაზე) ციკლების რაოდენობა, რამაც გამოიწვია ნიმუშის განადგურება და ორდინატი - სტრესის მნიშვნელობა (ნახ. 5.15).

შემდეგ სხვა ნიმუშის ტესტირება ხდება სტრესის დროს გაუმართაობაზე, ამ ნიმუშის ტესტის შედეგი გამოსახულია გრაფიკზე წერტილით. იგივე სერიის დანარჩენი ნიმუშების ტესტირება, IV, V და ა.შ. წერტილები მიიღება ანალოგიურად. ექსპერიმენტებიდან მიღებული გლუვი მრუდის წერტილები, მიიღება ეგრეთ წოდებული დაღლილობის მრუდი, ან უოლერის მრუდი (ნახ. 5.15), რომელიც შეესაბამება სიმეტრიულ ციკლებს.

ანალოგიურად, დაღლილობის მრუდები შეიძლება მივიღოთ ციკლების შესაბამისი ასიმეტრიის კოეფიციენტის სხვა მნიშვნელობებით.

მასალის განადგურება ერთი დატვირთვის დროს ხდება იმ მომენტში, როდესაც მასში წარმოქმნილი ძაბვები უდრის საბოლოო სიმტკიცეს, შესაბამისად, დაღლილობის მრუდებს აქვთ ორდინატები ატაქსის ტოლი.

გამძლეობის მრუდი (ნახ. 5.15) გვიჩვენებს, რომ ციკლების რაოდენობის მატებასთან ერთად მცირდება მაქსიმალური სტრესი, რომლის დროსაც მასალა ნადგურდება. დაღლილობის მრუდი დაბალი ან საშუალო ნახშირბადისთვის, ისევე როგორც ზოგიერთი კლასის შენადნობის ფოლადისთვის, აქვს ჰორიზონტალური ასიმპტოტი. მაშასადამე, ასიმეტრიის კოეფიციენტის R მოცემულ მნიშვნელობაზე და გარკვეულ მნიშვნელობაზე ნაკლები მაქსიმალური სტრესის დროს, მასალა არ იშლება, რაც არ უნდა დიდი იყოს ციკლების რაოდენობა.

ციკლის უმაღლეს (შემზღუდველ) მაქსიმალურ სტრესს, რომლის დროსაც არ არის მოცემული მასალის ნიმუშის დაღლილობის უკმარისობა ციკლების თვითნებურად დიდი რაოდენობის შემდეგ, ეწოდება გამძლეობის ზღვარი. ამრიგად, გამძლეობის ზღვარი უდრის დაღლილობის მრუდის ასიმპტოტის ორდინატს. იგი დანიშნულია ჯოჯოხეთში; სიმეტრიული ციკლით აღინიშნება ასიმეტრიის კოეფიციენტი და ამ ციკლის განმავლობაში გამძლეობის ზღვარი (იხ. სურ. 5.15).

სავსებით აშკარაა, რომ ნიმუშის ტესტირებისას შეუძლებელია სტრესების ერთი და იგივე ციკლის გამეორება განუსაზღვრელი ვადით ბევრჯერ, მაგრამ ეს არ არის აუცილებელი. დაღლილობის მრუდის ორდინატთა ატაქსი ზოგიერთი მასალისთვის (დაბალი და საშუალო ნახშირბადოვანი ფოლადი და ა.შ.) გარკვეული რაოდენობის ციკლების შემდეგ (რამდენიმე მილიონის ტოლი) თითქმის არ იცვლება; შესაბამისად, იგივე მაქსიმალური ძაბვები შეესაბამება ციკლების რაოდენობას, თუნდაც რამდენჯერმე მეტი, დაღლილობის მრუდზე. ამასთან დაკავშირებით, ციკლების რაოდენობა (მასალის გამძლეობის ტესტირებისას) შეზღუდულია გარკვეული ლიმიტით, რომელსაც ეწოდება ციკლების საბაზისო რაოდენობა. თუ ნიმუში გაუძლებს ციკლების საბაზისო რაოდენობას, მაშინ ითვლება, რომ მასში სტრესი არ აღემატება გამძლეობის ზღვარს. ფოლადისა და თუჯისთვის, ციკლების საბაზისო რაოდენობა ითვლება 107.

სიმეტრიულ ციკლში ფოლადის გამძლეობის ზღვარი რამდენჯერმე ნაკლებია დაჭიმვის სიმტკიცეზე (კერძოდ, ნახშირბადოვანი ფოლადისთვის 00.430).

ფერადი ლითონებისა და შენადნობების და ზოგიერთი შენადნობის ფოლადის დაღლილობის მრუდები არ აქვთ ჰორიზონტალური ასიმპტოტი და, შესაბამისად, ასეთ მასალებს შეიძლება ჩავარდეს საკმარისად დიდი რაოდენობის ციკლებით, თუნდაც შედარებით დაბალი სტრესის დროს.

ამიტომ, ამ მასალების გამძლეობის ლიმიტის კონცეფცია პირობითია. უფრო ზუსტად, ამ მასალებისთვის შეიძლება გამოვიყენოთ მხოლოდ შეზღუდული გამძლეობის ლიმიტის კონცეფცია, რომელიც არის მაქსიმალური (აბსოლუტური მნიშვნელობით) ციკლის სტრესის მაქსიმალური მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ნიმუში ჯერ არ არის განადგურებული ციკლების გარკვეული (ძირითადი) რაოდენობის დროს. . განსახილველ შემთხვევებში ციკლების საბაზისო რაოდენობა აღებულია ძალიან დიდი - მდე.

იმ შემთხვევებში, როდესაც სტრუქტურული ელემენტის მომსახურების ვადა, რომელშიც ხდება ალტერნატიული ძაბვები შეზღუდულია, მაქსიმალური ძაბვები შეიძლება გადააჭარბოს გამძლეობის ზღვარს; თუმცა, ისინი არ უნდა აღემატებოდეს შეზღუდული გამძლეობის ზღვარს, რომელიც შეესაბამება გამოთვლილი ელემენტის მუშაობის დროს ციკლების რაოდენობას.

უნდა აღინიშნოს, რომ ნიმუშის ცენტრალური დაძაბულობა-შეკუმშვის გამძლეობის ზღვარი არის სიმეტრიული მოხრის ციკლისთვის გამძლეობის ლიმიტის დაახლოებით 0,7-0,9. ეს აიხსნება იმით, რომ მოხრის დროს განივი კვეთის შიდა წერტილები ნაკლებად დაძაბულია, ვიდრე გარე, ხოლო ცენტრალური დაძაბულობა-შეკუმშვისას დაძაბულობის მდგომარეობა ერთგვაროვანია. ამიტომ მოხრის დროს დაღლილობის ბზარების განვითარება ნაკლებად ინტენსიურად ხდება.

ფოლადის სიმეტრიული ბრუნვის ციკლის დაღლილობის ზღვარი არის საშუალოდ 0,58 (დაღლილობის ლიმიტის 58% სიმეტრიული მოხრის ციკლისთვის).