To tylko jedna z 30 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Wydział Mechaniczny
Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów W10/Z1
Raport Wydziałowego Zakładu Wytrzymałości Materiałów, PWr. 2005
Seria SPR nr
LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI
MATERIAŁÓW
Materiały pomocnicze dla studentów do ćwiczenia nr 5
(Badania zmęczeniowe materiałów)
Opracował: Przemysław STRÓśYK
Wrocław, 2010
Wersja poprawiona
Spis treści
1.
Podstawowe pojęcia
2.
Wyznaczanie wytrzymałości zmęczeniowej - wykres Wöhlera
2.1
Wykres Wöhlera w ujęciu statystycznym – zagadnienia podstawowe
2.1.1 Opracowanie wyników badań zmęczeniowych
2.1.2 Opracowania wyników w zakresie ograniczonej wytrzymałości
zmęczeniowej – korelacja liniowa
2.1.3 Opracowania wyników w zakresie nieograniczonej wytrzymałości
zmęczeniowej -metoda schodkowa
3.
Wykresy zmęczeniowe − wykres Smitha i Heigha
4.
Charakterystyka przełomów zmęczeniowych
5
Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową – zagadnienia
wybrane
5.1
5.2
5.3
Działanie karbu
Stan warstwy powierzchniowej
Obróbka plastyczna materiału
6.
Pytania kontrolne
7.
Literatura
1. Podstawowe pojęcia
ObciąŜenia działające na elementy konstrukcyjne mają charakter ustalony (sinusoidalny) lub
nieustalony (losowy) w czasie. Nazywa się je obciąŜeniami zmiennymi, a odpowiadające im
napręŜenia − napręŜeniami zmiennymi.
Występujące napręŜenia zmienne wywołują w materiale wiele złoŜonych procesów fizycznych
zaleŜnych od wartości napręŜeń i liczby cykli. DuŜa róŜnorodność tych zjawisk oraz ich akumulacja
doprowadza do osłabienia, a w efekcie końcowym − do zniszczenia elementu konstrukcyjnego. Tak
powstałe zniszczenie jest nazywane zmęczeniem materiału, a napręŜenia zmienne, które doprowadziły
do takiego stanu − napręŜeniami zmęczeniowymi.
W praktyce najczęściej spotykamy się z obciąŜeniem nieustalonym wynikającym przede
wszystkim z warunków eksploatacji urządzenia. Z takim przypadkiem mamy doczynienia np. w
zawieszeniu samochodu, dla którego wyznaczenie charakterystyki obciąŜenia jest trudne poniewaŜ
zaleŜy od nierówności drogi, drgań silnika oraz masy ładunku i jego rozmieszczenia czy prędkości
poruszania się. Ze względu na złoŜoność powyŜszego procesu, skomplikowany opis matematyczny i
przeznaczenie niniejszego opracowania ograniczymy się tylko do obciąŜeń ustalonych. Najprostszym
przypadkiem takiego obciąŜenia jest obciąŜenie sinusoidalnie zmienne, z którym mamy doczynienia
np. w obracającym się wale przy ustalonej wartości momentu skręcającego lub w obracającej się osi
obciąŜonej stałą wartością momentu gnącego.
Podstawowymi parametrami cyklu sinusoidalne zmiennego (rys. 1) są napręŜenia maksymalne
σmax , minimalne σmin, napręŜenia średnie σm oraz amplituda napręŜeń σa.
Wymienione wielkości są powiązane ze sobą następującymi zaleŜnościami:
σ + σ min
σ m = max
2
σa =
(1.1)
σ max − σ min
(1.2)
2
Do wyznaczenia zakresu zmian napręŜeń (∆σ) stosuje się następujące równanie:
∆σ = 2σ a = σ max − σ min
(1.3)
Ponadto w opisie dowolnego cyklu naleŜy podać okres zmian T oraz liczbę cykli N przypadających
(…)
… przez odpowiednią obróbkę
mechaniczną i cieplno-chemiczną warstwy powierzchniowej. Przykładem obróbki mechanicznej moŜe
być wałeczkowanie, krąŜkowanie lub kuleczkowanie. Zabiegi te wywołują zgniot powierzchniowy o
wartości większej niŜ przy obróbce skrawaniem. W wyniku takich zabiegów powstają na powierzchni
napręŜenia ściskające, które powodują obniŜenie napręŜeń roboczych, a tym samym niwelują
spiętrzenie…
… a = σ max − σ min
(1.3)
Ponadto w opisie dowolnego cyklu naleŜy podać okres zmian T oraz liczbę cykli N przypadających na
jednostkę czasu. Oprócz wyŜej wymienionych wielkości wprowadza się jeszcze dwa współczynniki:
- współczynnik stałości obciąŜenia
χ=
σm
σa
(1.4)
- współczynnik asymetrii cyklu (czasami nazywany współczynnikiem amplitudy cyklu)
R=
σ min
σ max
(1.5)
Między wymienionymi współczynnikami…
…)
_
gdzie: y = log N
Z kolei w celu wyznaczenia rozrzutu wyników pojedynczych spostrzeŜeń na danym poziomie
obciąŜenia naleŜy obliczyć wartość odchyłki standardowej S wg wzoru:
S=
∑ (y
i
−y
)
2
(2.3)
n −1
oraz błąd standardowy średniej ( S y = S log N ) z próby na podstawie wzoru:
Sy =
S
n
(2.4)
Dla oceny wielkości błędów poszczególnych spostrzeŜeń naleŜy obliczyć względną odchyłkę
standardowe WS…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)