ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 41
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
\
СОДЕРЖАНИЕ
Понятие об усталости материалов…………………………..……………...3
Кривая усталости………………………………………….…………………3
Предел ограниченной выносливости………………...……………………..3
Усталостный излом…………………………………..………………............4
Механизм усталостного разрушения……………………………………….5
Контактная прочность……………………………………………………….6
Понятие о параметрической надёжности……………………………..........7
Особенности расчета параметрической надежности систем……...............8
Список используемой литературы…………………………………………12
Понятие об усталости материалов.
К динамическим нагрузкам, несмотря на отсутствие значительных инерционных сил, можно отнести периодические многократно повторяющиеся (циклические) нагрузки, действующие на элементы конструкции. Такого рода нагружения характерны для большинства машиностроительных конструкций, таких, как оси, валы, штоки, пружины, шатуны и т. д. Как показывает практика, нагрузки, циклически изменяющиеся во времени по величине или по величине и по знаку, могут привести к разрушению конструкции при напряжениях, существенно меньших, чем предел текучести (или предел прочности). Такое разрушение принято называть «уст а л о с т н ы м». Материал как бы «устает» под действием многократных периодических нагрузок.
Усталостное разрушение – разрушение материала под действием пвторнопеременных напряжений.
Усталость материала – постепенное накопление повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящих к образованию трещин в материале и разрушению.
Выносливость – способность материала сопротивляться усталостному разрушению.
Кривая усталости (кривая Вёлера)
Предел выносливости. Теперь, в дополнение к уже известным нам механическим характеристикам материала, введем некоторые новые, связанные со спецификой циклического нагружения. Эти характеристики могут быть определены путем специально поставленных экспериментов – испытаний на усталость (выносливость).
Кривая усталости показывает, что с увеличением числа цикла максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала, значительно уменьшается. При этом для многих материалов, например углеродистой стали, можно установить такое наибольшее напряжение цикла, при котором образец не разрушается после любого числа.
Предел ограниченной выносливости
Пределом ограниченной выносливости называется максимальное напряжение цикла, при котором материал выдерживает перед разрушением наперед заданное число циклов No, называемое базой испытания.
Предел выносливости материала определяется путем испытания идентичных образцов при различных значениях σmax (но при неизменном коэффициенте асимметрии R и регистрации количества циклов, при котором происходит разрушение каждого образца.
Усталостный излом
Усталостные изломы подобны хрупким и обладают теми же макрофрактографическими чертами статических изломов. Однако им присущи свои отличительные признаки. Усталостные изломы состоят из очага, зоны собственно усталостного излома и статического долома. Такое разделение усталостных изломов исходит из того, что вначале образуется микротрещина в очаге (различные концентраторы напряжений), далее происходит ее распространение до критических размеров и затем - разрушение подобно статическому. Таким образом разрушения при циклических нагрузках отличаются от стати ческих изломов лишь наличием гладкой с матовым блескол. Строение собственно ус талостного излома зависит от большого количества факторов, в частности, от амплитуды циклов, паузы между ними и др При нагружении с разными амплитудами напряжений и nay s между ними в усталостном изломе отмечаются усталостные линии, концентрично расходящиеся от очага разрушения]; от центра.
Усталостные изломы подобны хрупким и обладают теми же макрофрактографическими чертами статических изломов. Однако им присущи свои отличительные признаки и области. Усталостные изломы состоят из очага, зоны собственно усталостного излома и статического доло-ма. Такое разделение усталостных изломов исходит из того, что вначале образуется микротрещина в очаге (различные концентраторы напряжений), далее происходит ее распространение до критических размеров и затем - разрушение подобно статическому.
Усталостный излом происходит в результате многократных циклических изменений напряжений, хотя напряжения имеют величину ниже предела текучести для данного материала, называемую пределом выносливости.
Усталостный излом имеет характер хрупкого скола даже для материалов с отличными пластическими характеристиками.
Усталостный излом наблюдается для полимеров, работающих в условиях переменных нагрузок.
Усталостный излом, как правило, имеет две зоны: зону собственно усталостного излома с относительно гладкой, притертой, как бы замазанной поверхностью, и вторую зону - грубокристаллическую, имеющую все признаки излома образца с острым надрезом при однократном приложении нагрузки. В первой зоне иногда наблюдаются концентрации линии, напоминающие годичные слои древесины. По первой зоне разрушение происходит постепенно за время, соответствующее большому количеству циклов нагрузки.
Усталостные изломы в противоположность статическим всегда происходят без заметных пластических деформаций.
Усталостный излом характеризуется глубиной развития трещины, степенью и характером наклона поверхности излома, числом очагов и характером линии фронта трещины усталости. Излом штоков под действием знакопеременных напряжений и характер мест излома дают основание считать, что разрушения усталостные.
Усталостные изломы представляют собой непосредственный результат нарушения сплошности материала и являются своеобразной фотографией истории разрушения. При усталостном разрушении на изломе можно обнаружить две зоны: одну мелкозернистую, принимающую даже фарфоровидное строение, а иногда и блестящий шлифований вид, и другую - с волокнистым строением.
Усталостные изломы подобны хрупким и обладают теми же макрофрактографическими чертами статических изломов. Однако им присущи свои отличительные признаки и области. Усталостные изломы состоят из очага, зоны собственно усталостного излома и статического доло-ма. Такое разделение усталостных изломов исходит из того, что вначале образуется микротрещина в очаге (различные концентраторы напряжений), далее происходит ее распространение до критических размеров и затем - разрушение подобно статическому.
Усталостные изломы образцов с немедленной термообработкой после сварки возникали по основному металлу на расстоянии 3 - 5 мм от зоны сплавления или по зоне сплавления, а образцов без термообработки и с термообработкой после остывания плит - по зоне сплавления.
Механизм усталостного разрушения представляется следующим образом. Под действием переменных напряжений на поверхности детали возникает трещина, которая постепенно распространяется вглубь, что приводит к уменьшению фактического поперечного сечения детали. Разрушение наступает тогда, когда площадь поперечного сечения окажется недостаточной, чтобы обеспечить прочное сопротивление приложенным нагрузкам. Удары и толчки ускоряют наступление разрушения.
Механизм усталостного разрушения
Механизм усталостного разрушения еще недостаточно объяснен, и поэтому по многим вопросам нет общепринятой точки зрения.
Механизм усталостного разрушения стали при наличии неметаллических включений изучен мало. Обычно рассматривают [80] три стадии вязкого разрушения металла, вызванного включениями: зарождение трещин у включений, рост трещин и разрушение.
Механизмы усталостного разрушения основного металла и сварного соединения различаются.
Рассмотрим механизм усталостного разрушения, которое даже у очень пластичных сталей происходит без заметной пластической деформации. На изломе усталости наблюдаются две характерные зоны: одна с гладкой фа рфсфовидной поверхностью, другая с кристаллическим строением свежего излома.
Рассмотрим подробнее механизм усталостного разрушения. Разрушение от усталости даже у очень пластичных сталей происходит без заметной пластической деформации. На усталостном изломе можно наблюдать две характерных зоны: одна с гладкой фарфоровидной поверхностью, другая с кристаллическим строением. Первая зона - притертая в процессе циклических нагружений поверхность развивавшейся трещины.
Рассмотрим подробнее механизм усталостного разрушения. Разрушение от усталости даже у очень пластичных сталей происходит без заметной пластической деформации. На усталостном изломе можно наблюдать две характерные зоны: одна - с гладкой фарфоровидной поверхностью, другая с кристаллическим строением. Первая зона - притертая в процессе циклических нагружений поверхность развивавшейся трещины. На ней видны концентрические линии, расходящиеся от места зарождения трещины. Вторая зона - зона мгновенного разрушения. Она напоминает хрупкий излом при статическом нагружений. На рис. 99 показан излом лопатки турбины, который произошел от усталости.
Контактная прочность
При контактном нагружении сила действует на малом участке поверхности и, как следствие, на поверхностном слое металла возникают высокие локальные напряжения. Этот вид нагружения встречается при соприкосновении сферических и цилиндрических тел с плоскими, сферическими или цилиндрическими поверхностями.
При теоретическом решении задачи о напряженном состоянии в зоне контакта упругих тел (Герц, Беляев) предполагают, что нагрузка статическая, материалы тел изотропны, площадка контакта мала по сравнению с поверхностями и действующие усиления направлены нормально к этой площадке.
Однозначного решения по точному определению контактных напряжений на настоящее время не существует. Приведем решение, данное Н.М. Беляевым без учёта сил трения на площадке контакта, т.е. для статического нагружения.
Понятие о параметрической надёжности
В теории и практике надёжности важное место занимают постепенные отказы, которые иногда называют также параметрическими, а соответствующую часть надёжности - параметрической надёжностью.
Параметрические отказы и отказы функционирования имеют непосредственную взаимосвязь. Поэтому для расчётного определения их количественных величин, описания закономерностей появления и прогнозирования моментов их проявления в различные периоды эксплуатации, возникает необходимость в составлении моделей процессов развития подобного рода отказов.
При формировании модели сразу возникает вопрос: что считать критерием отказа? Очевидно, что в качестве такого критерия может быть принято условие, когда анализируемый параметр достигнет предельного значения (состояния). Но достижение предельного состояния необязательно означает возникновение отказа в эксплуатации. Причина этого кроется в самом понятии предельного состояния.
Согласно ГОСТ под предельным понимается такое состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за нарушения требований безопасности, неустранимого выхода заданных параметров за установленные пределы, снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой или необходимости проведения капитального ремонта. При этом признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются НТД на основе анализа, как несущей способности элементов, так и выходных параметров. И если критерии исчерпания несущей способности более строгие, то критерии отказа по анализу выходных параметров оказываются достаточно субъективными. В самом деле, техническое состояние такой сложной машины, как локомотив, оценивается не одним, а многими выходными параметрами, которые можно разделить на несколько групп.
Особенности расчета параметрической надежности систем
Показатели надежности систем управления рыболовством имеют вероятностную природу. Однако общий ход изменения начальных параметров системы подчиняется определенным функциональным зависимостям.
Расчет параметрической надежности систем связан как с выявлением функциональных связей, определяющих характер изменения во времени выходных параметров систем, так и с установлением вероятностных связей, в т.ч. с прогнозированием надежности систем.