Влияние на предел выносливости различных факторов

Предел выносливости реальных деталей отличается от предела выносливости стандартных образцов за счет влияния различных факторов. К основным факторам, влияющим па предел выносливости, относятся: шероховатость поверхности, абсолютные размеры детали, наличие концентратов напряжения.

Влияние шероховатости поверхности. Поверхность рабочей части образцов, применяемых при испытаниях па выносливость, тщательно обрабатывают. Качество обработки поверхности реальных деталей может быть значительно ниже, чем у стандартных образцов, что приводит к заметному снижению предела выносливости. Особенно это сказывается при изгибе и кручении, так как в этом случае усталостные трещины, как правило, зарождаются у поверхности, где напряжение достигает наибольшей величины.

Влияние шероховатости поверхности на величину предела выносливости учитывается коэффициентом (3 (или е_п), равным отношению предела выносливости детали а _1д к пределу выносливости стандартного образца, а, (рис. 19.6).

Рис. 19.6. Графики коэффициента (3 от предельных напряжений:

• 1 — соответствует полировке; 2 — шлифовке; 3 — чистовой обработке резцом;
• 4 — грубой обработке; 5 — поверхности со следами окалины

Существуют способы увеличения коэффициента р. К ним относятся упрочнение поверхности слоя за счет наклепа поверхности дробью с помощью дробеструйного аппарата. Коэффициент р можно также повысить путем термической обработки. Значение коэффициента р при поверхностном упрочнении может достигать 2,8.

Влияние абсолютных размеров детали. Опытами установлено, что с увеличением размеров поперечного сечения деталей, их предел выносливости снижается по сравнению с пределом выносливости стандартных образцов. Это явление носит название масштабного эффекта.

Влияние на предел выносливости размеров детали учитывается коэффициентом е, называемым масштабным эффектом.

где ст _1д и а , — пределы выносливости детали заданных размеров и стандартного образца.

Снижение предела выносливости при увеличении размеров поперечных сечений объясняется возрастанием вероятности появления структурных дефектов в зонах повышенного напряжения. При d < 10 мм коэффициент е принимают равным единице.

Влияние концентрации напряжений. Концентрация напряжений — это местное повышение напряжений вблизи отверстий, резьбы, шпоночных капавок, выточек, галтелей, а также у границ прессовых и сварных соединений.

Степень концентрации характеризуется теоретическим коэффициентом напряжения в зоне концентрации напряжений а, равным по отношению максимального напряжения в зоне концентрации а_тах к номинальному напряжению в том же месте.

Влияние концентрации напряжений на предел выносливости различно для разных материалов. Оно оценивается эффективными коэффициентами концентрации напряжения К₀, К_х. Для симметричных циклов его определяют как отношение предела выносливости гладкого образца, а, x__t к пределу выносливости такого же образца с концентратом напряжений, а _1К, т _1К

Значение К_а и К_х приведены в справочной литературе. Суммарное влияние всех рассмотренных выше факторов на предел выносливости детали определяется общим коэффициентом снижения предела выносливости.

Формулы для предела выносливости детали при действии нормального или касательного напряжения имеют вид.

Эти формулы относятся к случаю, когда, а и т изменяются по симметричному циклу.