Ступени блекл |
Ц8/ А °п |
Ъ |
|
1 |
1.000 |
А И 1 при о></а>-0,9375 |
|
2 |
0.875 |
— / И2 при ов</аа«0,8125 |
|
3 |
0.750 |
А Ні при о.0.6875 |
|
4 |
0.625 |
- Л Н4 пои о» </п,=0.5625 |
|
б |
0.500 |
А И* при сь (/о*-0.4375 |
|
6 |
0.375 |
- Л Нь при сг.</о4-0,3125 |
|
7 |
0.250 |
- Л Нт при a4i/'G* = O.I875 |
|
8 |
0.125 |
—’ t Ht^N, при а*і/ав"0 Черт. 3 |
Примечание. Самой низкой ступенью а»в/а« “*0.125 можно пренебречь, л
если максимальная амплитуда спектра о„ лежит выше о__1л.
Размер блоков выбирают таким образом, чтобы число блоков до разрушения было нс мсиее 10. Это относится также к случаю, если максимальное значение распределения нагрузок содержится лишь в одном нли нескольких блоках.При числе блоков до разрушения менее 10 следует учитывать влияние последовательности отдельных ступеней на долговечность.
Ступени каждого блока сменяют последовательно в порядке возрастания н понижения. Испытания начинают со средней ступени блока в соответствии с черт. 4.
Блочное нагружение
При монотонно возрастающем (понижающемся) прохождении получаются завышенные (заниженные) значения долговечности, а различия уменьшаются с увеличением числа блоков. При большем числе блоков точность оценки эксплуатационной долговечности повышается. Если ври небольшом числе блоков до разрушения последний блок реализуют не полностью, то его эффективную долю в повреждении допускается оценивать в соответствии с табл. 2.
Число циклов до разрушения получают из числа блоков, выдержанных до разрушения и объема блоков vg. Для последнего блока, реализованного неполностью, эффективную долю в числе циклов до разрушения допускается определять при учете расчетных долей повреждения отдельных ступеней ДО/ по формуле
ЛП (oa//Sa)w-/U
AD/ д , (2)
2 (Оа//Ов)/п Лх /-І
Таблица 2
Доли повреждений AD< для отдельных ступеней внутри одного блока
Ступень блока |
0 > Q ft» —• |
ADf |
|
4s |
0,725 |
0.05 |
0.05 |
3s |
0.850 |
0.01 |
0,05 |
2s |
0.950 |
o.oo |
0.06 |
1 |
I.000 |
0.00 |
0.06 |
2/ |
0,950 |
0,00 |
0,00 |
3/ |
0.850 |
0.0) |
0.07 |
4f |
0.725 |
0,05 |
0.12 |
5f |
0,575 |
0.14 |
0.26 |
6/ |
0.425 |
0,19 |
0.45 |
7f |
0,275 |
0,10 |
0.55 |
8 |
0.125 |
U.02 |
0,57 |
7s |
0.275 |
0.10 |
D.67 |
6s |
0.425 |
0,19 |
0,86 |
5s |
0.575 |
0.14 |
1,00 |
Стандартные спектры нагрузок
Объем стандартного спектра нагрузок — 106 циклов (черт. 5), а объем блока нагружения может составлять 104—106 циклов.
Сравнение результатов блок-программных и случайных испытаний осуществляют только со ссылкой на фактические спектры нагружения и способ схематизации.
Стр. 12 ГОСТ 25.М7—BJ
Результаты блок-программпого испытания по сравнению с результатами сравнимого случайного испытания дают погрешность не в запас прочности. Погрешность возрастает с увеличением числа блоков, так как кривая долговечности блок-програм- миого испытания имеет более пологий наклон, чем кривая случайного испытания. Отличие результатов блок-программпого испытания от случайного испытания вытекает прежде всего из незарегистрированного влияния последовательности напряжений и из влияния неучтенных изменений среднего напряжения. Степень отличия зависит от проведения блок-программпого и случайного испытаний, параметров случайного процесса и от метода схематизации, а также от других факторов нагружения, конструкции н материала детали.
Civnem> йліокл ' І |
<W *4 |
|
СтуГЕНЬ йлока і |
Piaf |
BR |
|
||||
|
ЙГ |
|
*1 |
|
||||||
Г l: |
f- I/J |
r- -213 |
||||||||
- - - -■ 1 |
L ,ооо 0,87.5 0.75С 0,625 0,500 0,375 0,250 0,125 |
4 100 і 400 11500 58000 18S000 ЗЗСЧХХ) 385000 |
4 10+ 1500 13000 71000 259000 615000 іооода |
2 10 64 340 2000 11000 01600 025000 |
2 12 76 418 2400 13400 75000 11ХХХЮС |
|||||
1 2 3 4 Б 6 7 р |
1,0141 0.95C 0,850 0,725 0,575 0,425 0,275 0,125 Ч к ;i і! ні на |
1,000 0,007 0,000 0,81/ Э ,717 0,617 (1.517 0 417 |
1,000 0,863 0,850 0,808 0,858 0,803 0,Ж 0,705 еньшнк о 0 скютштх |
2 1<> 280 2720 ЙОЙОО 02000 280030 АСйС-ЭГ |
2 2 18 } 288 2 3018 £ 23О00 ° 115000 Z 3S6000 ІОООМО |
|||||
Г1 ри ні и Hi дсі |
e. Для M 2. [fl f 1П |
] Черт 8 Иъениь блока, равных, НйЛрнмср, Г>Х1*М+ и 1* црклаа, чнслявые энвчетія ГГЕЇІЛҐС 11 округляют Я9 ЪелЫХ ЧИССЛ, |
Влияние последовательности возрастает с уменьшением полноты спектра. Для узкополосного процесса с нормальным распределением и следовательно рэлеевского распределения максимумов, долговечность (предел ограниченной выносливости при эксплуатационном нагружении) при блок-программном испытании в среднем в 3,5 (1,2) раза больше, чем те же характеристики при случайном испытании.
Случайные испытания (испытания при эксплуатационных нагрузках)
Случайные испытания со слежением
Испытания на усталость с процессами нагружения, параметры которых измеряют при эксплуатации, регистрируют на магнитной ленте и с незначительными изменениями отслеживают на электрогидравлическом или электродинамическом испытательном оборудовании. Нагружение фиксирует представительный участок •общего нагружения и повторяется многократно.
Преимущества и недостатки случайных испытаний со слежением по сравнению со случайными испытаниями с моделированном следующие:
преимущества:
весьма точное определение долговечности;
возможность отказаться от статистического описания нагружения;
требуются лишь минимальные знания о действии и связях различных влияющих факторов;
недостатки:
необходимость измерения параметров нагружения детали (опытного образца или предшествующей модели);
длительное время испытаний;
ограниченная переносимость и обобщаемость результатов.
Случайные испытания с аналоговым моделированием процесса
Испытания на усталость с процессами нагружения, которые воспроизводят с помощью генераторов шума, реализуют на электроссрвогидравлическом или электродинамическом испытательном оборудовании. Исходные сигналы генераторов шума являются стационарными процессами с нормальным распределением, статистические характеристики которых (например, коэффициент нерегулярности и стандартное отклонение) формируются таким образом, чтобы они совпадали с характеристиками представительных процессов эксплуатационного нагружения.
Преимущество и недостатки случайных испытаний с аналоговым моделированием процесса по сравнению со случайными испытаниями с цифровым моделированием процесса нагружения следующие:преимущество:
простая возможность проведения некоррелированных многокомпонентных испытаний;
недостатки:
мепыная сравнимость результатов, так как выходной сигнал не строго воспроизводимый;
сложная реализация нестационарных процессов нагружения.
Случайные испытания с цифровым моделированием процесса
Испытания на усталость с процессом нагружения, который задают как строго воспроизводимую последовательность экстремумов с помощью управляющей вычислительной машины, реализуют на электросервогидравлическом испытательном оборудовании. Процесс нагружения является случайной последовательностью экстремумов постоянного временного промежутка, которые связаны косинусоидами. Статистические характеристики последовательности соответствуют характеристикам представительного процесса эксплуатационного нагружения.
Последовательность экстремумов генерируют с помощью корреляционной таблицы, представляющей собой результат двухпарамстрической схематизации по ГОСТ 25.101 *83.
Стандартные последовательности экстремумов объемом Ю4- 10е максимумов соответствуют стационарным процессам с нормальным распределением (черт. 6). Стандартную последовательность экстремумов С9 вследствие незначительных колебаний мгновенных средних значений используют для исследования влиянии последовательности. Сравнение осуществляют с блок- програмкпым испытанием (см. черт, б) по стандартному спектру BR, имеющему одинаковые распределения максимумов, а также по стандартному спектру ВВ (р=*0), имеющему близкие распределения максимумов и минимумов.
Сравнение спектров (табл. 3) осуществляют с помощью меры полноты V. определяемой по формуле (1), коэффициента нерегулярности % н числа положительных максимумов .V+ , определяемого по формуле (3)
А?--ЦХ-JV,- (3)
Таблица 3
Сіяпларііля последооаіель- ttOCTb ЭКСІрему- мов |
X |
|
Мера пплкотм V іх- методам схематгзлцяк |
|||||
|
|
А |
||||||
С9 |
Л.99 |
!.<Ю |
0.37 |
0.27 |
0.37 |
|||
С7 |
С.70 |
0.83 |
0.35 |
й: О |
0.27 |
|||
С.? |
0.30 |
0.65 |
0.33 |
0.2,» |
0.12 |
Стандартные последовательности экстремумов для случайного испытания и
СПНТрЫ гтд гружения
Примечание. Представленные спектры (Е, R и /1) имеют объем
где — коэффициент нерегулярности;
По—числа пересечений процессом уровня средней ИагруЭКН.
Для меньшего объема спектра Л'«, равного например 5X105, Кг, 104, значения Л
o»fSа уменьшаются. Так для стандартной последовательное™ экстремумов С9 Л Л
при W,= IO6. получаем ca/S0 -»5,26, а при Л—104— aJSo = 4,29.
Для последовательностей экстремумов с коэффициентом нерегулярности %, близким к единице (например, стандартная последовательность экстремумов С9), получают минимальные значения долговечности. Для меньших значений х (например, стандартная последовательность экстремумов С7) получают несколько большие значения. Лишь очень малые значения % дают значительно большие значения характеристик сопротивления усталости (например, для стандартной последовательности экстремумов СЗ долговечность или предел ограниченной выносливости при эксплуатационном нагружении по сравнению с последовательностью С9 в среднем в 1,50 и 1,15 раза больше соответственно).
Приближенное равенство результатов для не очень малых значений х отсутствует для заклепочных и резьбовых соединений.
Ускоренные испытания на усталость
Для сокращения времени испытаний допускается разрабатывать мероприятия по их ускорению при неизменном критерии предельного состояния детали. В противном случае значения долговечности, полученные для изменяющихся условий, должны быть пересчитаны с достаточной точностью на значения для первоначальных условий (см. справочное приложение 3).