Ускоренные испытания применяют прежде всего для испыта­ния с целью выявления слабых мест и сравнительных испытаний.

При действии зависимых от времени факторов (коррозии, ко­лебательных процессов и т. п.), мероприятия по ускорению испы­таний не допускаются.

Для заклепочных и резьбовых соединений они допустимы ус­ловно.

  1. Ускорения испытаний достигают ла счет следующих из­менений параметров нагружения:

повышения частоты испытаний;

исключения малых иеповреждающих амплитуд (в зависимости от значения предела выносливости прй нерегулярном нагружении амплитуды менее 10—30 % абсолютного максимума спектра мо­гут быть опущены нз рассмотрения как неповреждающие (черт. 7). При приближенных оценках допускается использовать в ка­честве границы повреждения соотношение



Osg/g^ia=^0,5—0,7.

Подобным образом можно пренебречь малыми экстремумами и при случайных испытаниях);

повышения интенсивности спектра (пропорциональное увели­чение всех значений нагрузки). Повышение напряжений на 10% сокращает долговечность в 1,5—2,0 раза;

повышения полноты спектра (дополнительно к отбрасыванию малых амплитуд).

Значения повреждающих амплитуд 0scB зависк-

Л

мести от максимальной амплитуды спектра сте и

предела выносливости о..



  1. В целях ускорения испытаний применяют также парал­лельное по времени раздельное испытание на усталость деталей одного узла.

  2. Для определения предела выносливости существуют сле­дующие возможности ускоренного испытания на усталость: определение предела выносливости путем экстраполяции ле­вой ветви кривой миогоцикловой усталости;

метод ступенчатого увеличения нагрузки — метод Докати по ГОСТ 19533—74.

  1. На стадиях подготовки и проведения усталостных испы­таний общее сокращение их длительности и материальных затрат достигают:

использованием статистических методов планирования экс­периментов;

предварительным тщательным отбором вариантов по резуль татам лабораторных» статических, теизо метрических и физичес­ких испытаний;

выбором сокращенной базы испытаний;

использованием сравнительных испытаний на долговечность;

выбором критерия прекращения испытаний;

выбором допустимой повышенной частоты испытаний;

использованием методов ускоренной (приближенной) оценки значения предела выносливости при испытании малого кисла де­тален;

выбором обоснованных форсированных режимов нагружения;

увеличением числа одновременно испытываемых на одной ус­тане икс деталей;

проведением параллельных испытаний на нескольких установ’ ках при условии их идентичности по тарировке;

использованием структурной периодичности в конструкции пу­тем последовательного испытания повторяющихся в ней несущих элементов (стоек, отсеков цилиндров в блок-картер ах двигателей внутреннего сгорания, колен в коленчатых вилах, зубьев в шес­тернях и др.). При этом разрушение одного из элементов нс дол жно влиять на напряженное состояние другого.

  1. При определении ограниченного предела выносливости и сравнительной долговечности деталей с различным конструк­тивным и гек налоги чески м исполнением кривые усталости могут иметь различный наклон. Поэтому при выборе коэффициента форсирования по нагрузке следует учитывать возможность пере­сеченны их левых вет&еЙ.

  2. Ускоренное определение сравнительной долговечности двух иди более вариантов при повышенных нагрузках выполняют сл с дуге 11 щ м обр аз ом.

    1. Проводят испытания при двух уровнях напряжений с дем, чтобы по наклону линий» соединяющих сравниваемые варн анты, можно было судить о том, что испытания проводят ниже точнії возможного пересечения кривых.

    2. Если оірезки линий расходятся кинзу или параллель ны друг другу, то уровни напряжений выбраны правильно и сравнение вариантов на любом из них правомочно» т, с. ссотно шение между долі'овЄч.ііостьео сравниваемых вариантов (их ран жировка) не изменится при увеличении базы испытаний. Если отрезки линий сходятся, то уровни напряжений выбраны неудач­но и следует их снизить.

Примечание. Точка пересечения кривых усталости в отдельных слу­чаях может лежать на горизонтальной ветви одной из них иди кривые мо­гут пересек ат к я дважды.

  1. ТРЕБОВАНИЯ К ИСПЫТАТЕЛЬНОМУ ОБОРУДОВАНИЮ

    1. Испытания могут проводиться как на стандартных испы­тательных машинах, соответствующих требованиям ГОСТ 24217—80, так и на нестандартном оборудовании. В случае ис­пользования нестандартного оборудования следует руководство­ваться общими требованиями, изложенными в настоящем раз­деле.

Допустимые погрешности испытательного оборудования — по ГОСТ 25.502—79.

  1. Приспособление должно максимально воспроизводить действительное крепление и нагружение исследуемой детали в конструкции. По возможности необходимо использовать сопря­гаемые детали узла реальной конструкции для крепления и на­гружения испытуемой детали.

  2. Для сокращения затрат и времени на переналадку прис­пособление рекомендуется выполнять во модульному принципу.

  3. Испытания проводят на машинах, установках и стендах: с жестким и (или) мягким нагружением:

с различным способом возбуждения переменных нагрузок (гидравлическим, электрогидравлнческнм, электромагнитным, ме­ханическими центробежными вибраторами, компрессионным, пу­тем подвешивания грузов н др.);

оснащенных средствами измерения, прошедшими поверку;

удовлетворяющих метрологическим требованиям по парамет­рам частоты нагружения, возбуждающего усилия и жесткости на­гружаемой системы (испытательная машина— объект испыта­ний).

  1. Контроль нагружения осуществляют по показанням сило- измерительных устройств и (или) тензорезпеторов.

  2. Машины, установки и стенды должны быть оборудованы: автоматическим выключателем, фиксирующим момент дости­жения предельного состояния детали;

счетчиком числа циклов;

приспособлением для проверки точности показаний машины и ее характеристик;

    1. аппаратурой для автоматической записи (регистрации) испол­нительного режима нагружения.Онорио-захватные устройства должны обеспечивать при­ложение нагрузки в соответствии со схемой, предусмотренной программой испытаний, и не вызывать разрушения дегали в мес­те передачи нагрузки.

    2. Нагрузки при мягком нагружении или деформации при жестком нагружении должны быть в пределах от 0,2 до 0,8 выб­ранного диапазона измерений испытательной машины, установки пли стенда.

  1. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

    1. За основные критерии предельного состояния детали при­нимают:

полное или частичное (определяемое появлением трещины на­перед заданного размера) разрушение;

критическое раскрытие трещины (при учете скорости роста трещины, остаточной прочности материала при существующей трещине и возможного перераспределения напряжений);

потерю герметичности;

значительный рост деформации детали;

резкое падение нагрузки, внутреннего давления или частоты нагружения (на резонансной испытательной машине);

резкий подъем температуры испытуемой детали;

достижение наперед заданной скорости роста усталостной трещины;

достижение наперед заданного числа циклов нагружения;

достижение наперед заданных значений характеристик, обна­руживаемых электрическими, магнитными, ультразвуковыми, акустическими и др. методами.

  1. Воспроизведение нагружения

    1. Испытания по определению усталостной долговечности или ее минимальных значений проводят с помощью приближен­ных к эксплуатации спектров нагружения как случайное или блочное нагружение.

    2. Для сравнительных испытаний к для испытаний по об­наружению слабых мест нагружение допускается упрощать до многоступенчатого или одноступенчатого при следующих услови­ях:

  1. изменение в детали должно изменять полученную долго­вечность или кривую Велера в такой же степени, как и при слу­чайном нагружении;

  2. путем правильного выбора уровня нагружения при одно­ступенчатом нагружении должно выявляться такое слабое место, которое является также критическим в эксплуатации, в резуль­тате чего по расположению и внешнему виду возникают повреж­дения, подобные эксплуатационным.

  3. 2.2.1. В заклепочных и резьбовых соединениях упрощенные нагружения могут привести к измененным механизмам передачи нагрузки.

  1. Точное по времени воспроизведение нагружения не тре­буется, за исключением случаев наличия зависящих от времени влияний:

окружающей среды (например коррозии);

нагрева детали при более высокой частоте;

скорости нагружения.

Если частоты нагружения лежат вблизи собственных частот детали, то следует учитывать динамическую переходную харак­теристику детали и испытательного устройства.

  1. Частота нагружения при испытаниях, ио возможности, должна соответствовать эксплуатационной частоте. Малые час­тоты (менее 1 Гц) по сравнению с обычными испытательными частотами (от 10 до 300 Гц) дают числа циклов до разрушения в 1,5—2,5 раза меньше, а предел выносливости — на 10—20 % меньше. Высокие частоты (более 300 Гц) приводят при охлажде­нии детали к повышению предела выисхливости. а при отсутст­вии охлаждения — к его снижению.

В случае мягкого нагружения (при контроле по нагрузкам) увеличение частоты выше 10 Гц приводит к более существенному повышению долговечности по сравнению с жестким нагружением прежде всего за счет несоответствия скоростей нагружения и де­формирования.

    1. Допустимая погрешность результатов испытания на ста­дии проектирования больше, чем для готовой детали. Отклоне­ния на 10 % по уровню напряжений в блоке нагружения приво­дят к изменению долговечности в 1.5—2,0 раза

  1. Испытания иа усталость осуществляют по программе ис­пытаний. Условия и результаты фиксируют в протоколе испыта­ний по ГОСТ 25.502—79.'

    1. Для оценки чувствительности к асимметрии нагружения необходимо проводить испытание на усталость как минимум при двух значительно отличающихся друг от друга значеннях коэф­фициента асимметрии (например, при —1 и 7? = 0).

    2. Для определения наклона кривой усталости или распоз­навания возможного пересечения различных кривых усталости уровни напряжения выбирают таким образом, чтобы достигалось существенное различие по усталостному ресурсу (примерно от 5х 10* до 106 по кривой усталости).

    3. Базу испытании назначают в зависимости от задачи ис­следования по ГОСТ 25.502—79.

Эффективный объем выборки необходимо увеличивать использованием свойств симметрии деталей (например оценку усталостных характеристик проводить на многих симметрично расположенных и идентично нагруженных сечениях).

  1. Для сложных деталей после появления первых разруше­ний допускается производить ремонт отдельных сечений с тем, чтобы продолжать испытания и устанавливать другие слабые места конструкции или проверять эффективность способа ремон­та.

  2. При выборе вида нагружения следует учитывать^ что он не влияет на величину предела выносливости, но общая дол­говечность, особенно период живучести, увеличиваются с пере­ходом от мягкого (с заданным размахом нагрузки) к жесткому (с заданным размахом деформации) погружению.

  3. При выборе длины плеча изгибающего момента при консольном изгибе учитывают, что на сопротивление усталости оказывает влияние сочетание нормальных н касательных напря­жений, С уменьшением плеча п соответственно увеличением по­перечной силы предел выносливости снижается. Поэтому в каче стве одного из критериев сопоставимости схемы нагружения ре­комендуется принимать постоянство отпои ения нормальных на­пряжений к касательным.

  4. Испытуемую деталь крепят □ машине таким образом, чтобы были обеспечены требования техники безопасности в не возникали прн втом дополнительные напряжения, не предусмот­ренные программой испытаний. Ирг испытании на растяжение сжатие напряжения от дополнительного изгиба пе должны пре­вышать 10 е/.: напряжений растяжения-сжатия. Центровка дета­лей должна исключать возникновение дополнительных вибраций машины.

  5. Все детали испытывают на однотипных машинах с иден­тичными метрологическими характеристиками при одинаковом виде нагружения,

6-3.10. Испытания проводят непрерывно вплоть до лосі пження предельного состояния деталей,

    1. Заданная максимальная нагрузка цикла нагружеиня не должна быть превышена, так как ато может привести к изме­нению исходной прочности детали и сильному рассеянию ре­зультатов испытаний. Нагружение в процессе достижения задан­ной амплитуды и частоты циклов осуществляют плавно.

    2. Постоянство уровня задаваемых нагрузок или дефор­маций периодически нлн непрерывно контролируют в зависимос- тп от стабильности работы машины и ее оснащенности регистри­рующей аппаратурой,

    3. При проведении сравнительных испытаний на уста­лость необходимо гарантировать идентичность условий эксперт мента и параметров нагрузки.

  1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
    РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

    1. Представление результатов испытаний

  1. При достаточном количестве результатов испытаний они представляются как кривая усталости или как функция долго­вечности при случайном нагружении, а также как диаграмма предела выносливости, предела ограниченной выносливости или эсплуатационном прочности соответствен но для определенной ве­роятности безотказной работы или вероятности разрушения.

  2. Кривая усталости изображается для определенных зна­чений среднего напряжения пли коэффициента асимметрии цик­ла напряжений в линейной, двойной или полулогарифмической системе координат применительно к максимальному напряжению или амплитуде напряжений.