Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость

где — среднее значение предела выносливости;

— среднее квадратическое отклонение предела выносливости;

— значение предела выносливости в середине интервала;

l — число интервалов;

— приращение вероятности внутри одного интервала.

В качестве примера по результатам испытаний на консольный изгиб с вращением 100 образцов из алюминиевого сплава марки АВ, представленных в табл. 1, строят функцию распределения пределов выносливости для базы 5·107 циклов и определяют среднее значение и среднее квадратическое отклонение.

На основании вариационных рядов (табл. 1) строят кривые распределения долговечности (черт. 1).

Таблица 1 Значения долговечности образцов из сплава марки АВ

* Образцы не разрушились.

Производя горизонтальные разрезы кривых распределения долговечности (черт. 1) для уровней вероятности Р = 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (или 1,10, 30, 50, 70, 90, 99%) находят соответствующие долговечности при заданных значениях напряжений, на основании которых строят кривые усталости по параметру вероятности разрушения (черт. 2).

Кривые распределения долговечности образцов из сплава марки АВ

1— σmax =16,5 кгс/мм2 (165 МПа); 2— σmax =13,5 кгс/мм2 (135 МПа); 3— σmax =12,5 кгс/мм2 (125 МПа); 4— σmax = 12,0 кгс/мм2 (120 МПа); 5— σmax =11,5 кгс/мм2 (115 МПа); 6— σmax =11,0 кгс/мм2 (110 МПа).

Черт. 1

Кривые усталости для образцов из сплава марки АВ

для различных вероятностей разрушения

1—Р=1%, 2—Ρ =10%, 3—Ρ ==30%, 4—Ρ=50%, 5—Ρ = 70%, 6—Ρ = 90'%, 7—Ρ = 99%.

Черт. 2

С графиков (черт. 2) снимают значения пределов выносливости для базы 5· 107 циклов. Значения пределов выносливости приведены в табл. 2.

По результатам, приведенным в табл. 2, строят кривую распределения выносливости (черт. 3).

Таблица 2

Значения пределов ограниченной выносливости образцов

из сплава марки АВ (база 5·107 циклов)

Таблица 3

Вычисление среднего значения и среднего квадратического отклонения предела ограниченной выносливости образцов из сплава марки АВ

Кривая распределения предела ограниченной выносливости образцов из сплава марки АВ (база 5· 107 циклов)

Черт. 3

Для определения среднего значения предела выносливости и его среднего квадратического отклонения размах варьирования предела выносливости делят на 10 интервалов по 0,5 кгс/мм2 (5 МПа). Вычисление указанных характеристик в соответствии с приведенными формулами представлено в табл. 3.

Необходимый объем усталостных испытаний для построения кривой распределения предела выносливости определяют по формуле приложения 6.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рекомендуемое

ПРОТОКОЛ № _________

испытания образца (приложение к сводному протоколу №____________)

Назначение испытания________________________________________________.

Образец: шифр_________________, поперечные размеры_________________

материал____________________ , термообработка ____________________ ,

твердость_______________________, микротвердость ____________________

Машина: тип ___________, № ___________

Напряжения цикла:

максимальное____________________, минимальное _______________________

среднее______________________, амплитудное __________________________

Деформации цикла:

максимальная______________________, минимальная ____________________

средняя ______________________ , амплитудная _______________________

Показания счетчика (дата и время):

в начале испытания ______________________

в конце испытания _______________________

Масштаб регистрации: деформации (мм/%) ______________________,

нагрузки (мм/МН)____________________________,

Число пройденных циклов до образования микротрещины длиной ________

Число пройденных циклов до разрушения_______________________________

Частота нагружения_______________________

Обработка петель гистерезиса

Испытания проводил ______________________

подпись

Начальник лаборатории _______________________

подпись

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Рекомендуемое

СВОДНЫЙ ПРОТОКОЛ №____________

Цель испытаний_____________________________________________________

Материал:

марка и состояние_____________________________________________________

направление волокна ________________________________________________

тип заготовки (при сложной форме прилагается план вырезки образцов)

Механические характеристики__________________________________________

Условия испытаний:

тип нагружения______________________________________________________

вид нагружения______________________________________________________

температура испытания_______________________

частота нагружения__________________________

Образцы:

тип образца и номинальные размеры поперечного сечения

состояние поверхности ________________________________________________

Испытательная машина:

тип _________________, №___________

Дата испытаний:

начало испытаний первого образца _____________________________________

конец испытаний последнего образца __________________________________

Ответственный за испытание данной серии образцов ____________________

подпись

Начальник лаборатории ______________________

подпись