Усталостная прочность

Усталостная прочность при переменных напряжениях зависит от вида деформации (изгиб или кручение) и от характера изменения напряжений во времени.

Напряжения при испытании образцов диаметров 6 мм симметричными циклами, обеспечивающие срок службы образца не менее  циклов нагружения, называют пределом выносливости при изгибе . Аналогичные напряжения при испытании образцов на кручение называют пределом выносливости при кручении  . Для легированных термообработанных сталей ориентировочно можно принять:

Циклы изменения напряжений в зависимости от времени

Детали трансмиссии автомобиля испытывают асимметричные колебания при очень небольших и редко действующих отрицательных амплитудах. При движении по сыпучим пескам со срывом грунта и при возникновении в транс­миссии автомобиля крутильных колебаний отрицатель­ные амплитуды возникают чрезвычайно редко. Лишь при преодолении единичных препятствий или при движении по твердой выбитой дороге, когда колесо подскакивает на неровностях, возникают­ колебания с большой отрицательной амплитудой, при расчете деталей трансмиссии автомобиля на усталость торможение трансмиссионным­ тормозом можно не учитывать, так как оно не допускается для остановки автомобиля и является аварийным.

Таким образом, в расчетах на усталостную прочность деталей трансмиссии автомобиля не приходится непосредственно пользоваться пределами   выносливости   или  , определенными на образцах при испытании их симметричными циклами (а).  А следует переходить к пределам выносливости , полученным при испытании образцов ассиметричными циклами, при некоторых среднее напряжение цикла не равно нулю, а составляет некоторую постоянную величину (в). Эти величины определяют при помощи диаграммы предельных напряжений. Для примера построит такую диаграмму для образца из стали 40Х, работающего на кручение. По оси ординат этой диаграммы откладываем наибольшие напряжения цикла, а по оси абсцисс средние напряжения цмкла. Прежде всего на диаграмму наносим точки А и А`, соответствующие пределу выносливости  при симметричном цикле. В этом случае . Затем на диаграмму нужно нанести точку А0, ордината которой соответствует пределу выносливости при пульсирующем цикле (б). Абсцисса точки А0, определяемая средним напряжением цикла, очевидно, в данном случае будет .

Для материалов с относительно невысоким пределом прочности  обычно  . При более высоком значении, когда, вводят понятие коэффициентов чувствительности материала к асимметрии цикла. Коэффициенты могут быть ориентировочно определены на основании экспериментальных данных в зависимости от предела прочности.

Представим линию предельных напряжений в виде прямой проходящей через точки  А и А0. Максимальные напряжения цикла не должны превышать предела текучести материала. Ограничим диаграмму горизонтальной прямой С0B. Через точки А` и А0` проводим прямую линию до точки B`. Область ABB`A` на диаграмме соответствует предельным по разрушению условиям. Точка С на диаграмме получается пересечением горизонтальной линии, ограниченной пределом текучести, с лучом, проведенным из начала координат под углом 45 градусов. При этом cb будет равен отрезку Ос и, следовательно, будет представлять собой среднее напряжение , а отрезок ab определить амплитуду , при которой образец выдержит U0 циклов до разрушения. Таким образом, для каждого среднего напряжения  по диаграмме предельных напряжений можно определить предельную амплитуду напряжений , при которой не произойдет разрушения образца от усталости материала.{jcomments on}