- •Введение
- •Влияние на усталостную прочность состояния поверхности и размеров деталей
- •Определение запаса усталостной прочности
- •Примеры расчетов вала с галтелью на прочность
- •Концентрация напряжений около отверстий
- •Вопросы для самоконтроля
- •Прочностной анализ элементов пространственных конструкций с помощью программы
- •Постановка задач и результаты расчета
- •Вопросы для самоконтроля
- •2.2 Методики проведения прочностного расчета с использованием программы Autodesk Simulation Multiphysics
- •Определение местных напряжений около отверстий в пластинах при одноосном растяжении
- •Справка:
- •Определение местных напряжений и деформаций в кольцевых канавках и галтелях круглого стержня при различных видах нагрузки
- •Кольцевая канавка
- •2.2.2.2. Вал с галтельным переходом
- •Справка:
- •Словарик:
- •Методика проведения прочностного расчета для осесимметричных моделей
- •Моделирование напряженного состояния цилиндра с поршнем, нагруженного внутренним давлением. Статика
- •Создание 3d модели осесимметричного цилиндра и расчет
- •Справка:
- •Справка:
- •Part 4. Поршень
- •Определить тип, геометрию, материал частей
- •Определить контакт между частями
- •Определение закреплений
- •Выполнить срез модели
- •Результаты расчета
- •Вопросы для самоконтроля
- •Методика расчета сосудов, находящихся под действием внутреннего давления с линейными свойствами материалов
- •Принципиальная методика работы по расчету статических напряжений 3d модели с линейными свойствами материалов и нелинейной прокладкой
- •Расчет прокладки с нелинейными свойствами
- •Задать тип анализа
- •Задать свойства верхней и нижней детали
- •Задать свойства прокладки
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •В авторской редакции Компьютерный набор е.А. Балаганской
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Влияние на усталостную прочность состояния поверхности и размеров деталей
Состояние поверхности играет большую роль в усталостной прочности деталей. В случае чистой и тонко обработанной поверхности предел усталости возрастает. При грубой обработке наличие мелких дефектов приводит к снижению усталостной прочности. Особенности, связанные с обработкой поверхности детали учитываются коэффициентом качества поверхности:
где - предел усталости, полученный на образцах, имеющих стандартную обработку поверхности (обычно шлифовка);
- предел выносливости для образцов, состояние поверхности которых соответствует поверхности рассчитываемой детали.
На рис. 8 приведены графики для определения ориентировочных коэффициентов качества поверхностей для различных сталей в зависимости от предела прочности .
Рис. 8. Зависимость коэффициента качества поверхности от предела прочности для поверхности:
шлифованной (принят за единицу),
полированной,
обработанной резанием,
имеющей насечку,
не обработанной после проката,
корродированной в пресной воде,
корродированные в морской воде.
Коэффициент качества поверхности влияет на амплитудное напряжение: вместо при расчетах используют а среднее напряжение остается неизменным.
Для повышения усталостной прочности необходимо добиваться высокой чистоты поверхности, особенно вблизи очагов концентрации напряжений. Ответственные детали, работающие в тяжелых условиях циклических напряжений, обычно шлифуются и даже полируются [3].
Применение специальных способов обработки поверхностей деталей также повышает усталостную прочность. К таким способам относятся поверхностное азотирование, обкатка поверхности роликами, дробеструйная обработка поверхности (обдувка деталей чугунной или стальной дробью). При этом образуется поверхностный слой с остаточными напряжениями сжатия, что препятствует возникновению местных трещин.
При расчете на усталостную прочность учитывают масштабный фактор :
где - предел усталости детали; - предел усталости образцов стандартного размера ( ).
Экспериментально установлено, что с увеличением размеров предел усталости уменьшается. Объясняется это тем, что от максимальных напряжений зависит начало образования трещины, а дальнейшее ее развитие зависит от размеров детали. На рис. 9 дается ориентировочная зависимость масштабного фактора от диаметра вала для случая изгиба и кручения. Видно, что масштабный фактор более резко сказывается при больших местных напряжениях.
Рис. 9. Зависимость масштабного фактора
от диаметра вала d для изгиба и кручения для:
углеродистой стали при отсутствии местных напряжений,
легированной стали ( ) при отсутствии концентрации напряжений и для углеродистой стали при умеренной концентрации,
легированной стали при наличии концентрации напряжений,
стали, имеющей высокую степень концентрации напряжений
При расчетах на прочность вместо используют а среднее напряжение остается неизменным.
Таким образом, влияние и при расчете на прочность учитывают вводя поправку в амплитудное напряжение: