Справочник инженера-строителя:
материалы
Системы стандартов
Теги -
Государственные элементные сметные нормы
строительные организации
Общие требования
строительные нормы
1.1. Испытание металлов на усталость проводят на гладких образцах круглого сечения типа I (черт. 1, табл. 1) и типа II (черт. 2, табл. 2), а также прямоугольного сечения типа III (черт. 3, табл. 3) и типа IV (черт. 4, табл. 4).
1.2. Чувствительность металла к концентрации напряжений и влиянию абсолютных размеров определяют на образцах типов: V — с V-образной кольцевой выточкой (черт. 5, табл. 5—8);
VI — с симметричными боковыми надрезами V-образного профиля (черт. 6, табл. 9);
Рабочая часть образца типа VI
Р МИ1
Р
-ж
-.с
-с
ь
_/М
Черт. 6
Та
блица9
Я
Л
ъ
а
/
р
град
а а
мм
При растяжении-сжатии
При изгибе
10
5,0
10
2,5
2,50
0,50 0,25
65 50
2,94 4,07
2,18 2,90
15
7,5
15
3,75
3,75
0,50 0,25
60 55
3,55 4,98
2,57 3,48
20 V.
10 1-е
20 центр
5,00 альнь
5,00 ш попер
0,50 0,25
ечным к
50 40
руглым
4,07 5,73
отверстием
2,90 3,95
(черт. 7,
табл. 10);
Рабочая часть образца типа VII
-w,
■о
г /
\
1
(■
Ми
Мм
Черт. 7
ГОСТ 25.502—79 Стр. 7
Та
блица 10
ft
ь
d
■о
Mil
При
растяжении— сжатии
При изгибе
До 3,0 включ.
10 h
b 10
2,73
2,08
Св. 3,0 до 10,0
5 h
b 10
2,73
2,28
VIII — с кольцевой выточкой кругового профиля (черт. 8, табл. 11);
Рабочая часть образца типа VIII
Черт. 8
Та
5 лица 11
D
d
г
t
"а
«г
мм
при растяжении-сжатии
при изгибе
при кручении
6,00 9,00 12.0 17.0
5,00 7,50 10,0 15.0
0,50 0,75 1,00 1,00
0,50 0.75 1,00 1,00
2,18 2.18 2.18 2,18
1,89 1.89 1,89 1,89
1,46 1,46 1,46 1,46
IX — с двумя симметрично расположенными отверстиями (черт. 9, табл. 12);
Стр. 8 ГОСТ 25.502—79
Рабочая часть образца типа IX
Ь
iE2
и
ж
Черт. 9
Таблица12
ft
а
1
9
а„
мм
40
10
До 10,0
3,0 1,5
2,44 3,15
X — с симметричными боковыми надрезами V-образного профиля (черт. 10, табл. 13).
Рабочая часть образца типа X
V
7
-40
1
г>
\f-
I
р ]
а
/
1
а
I
)
(
ч
-Р
Черт. 10
ГОСТ 25.502—79 Стр. 9
Таблица13
в
-
h
р
t
град
а„
мм
40
10
До 10,0
0,5
10
40
5,73
Размеры образцов выбирают таким образом, чтобы параметр
подобия усталостного разрушения —^— варьировался в возможно
G более широких пределах при заданном диапазоне изменения диаметров (L — периметр рабочего сечения образца _или его часть, прилегающая к зоне повышенной напряженности; G — относительный градиент первого главного напряжения).
При изгибе с вращением, кручении и растяжении — сжатии образцов типов I, II, V, VIII L = Z'd;
при изгибе в одной плоскости образцов типов III, IV, VI, а также при растяжении — сжатии образцов типа VI L=\2b\
при растяжении — сжатии образцов типов III, IV, VII, IX, X L = 2h.
1.3. Для испытания на малоцикловую усталость применяют образцы типов II и IV, если отсутствует опасность продольного изгиба.
Допускается применять образцы типов I и III.
1.4. Рабочая часть образцов должна быть изготовлена по точности не ниже 7-го квалитета ГОСТ 25347—82.
1.5. Параметр шероховатости поверхности рабочей части образцов Ra должен быть 0,32—0,16 мкм по ГОСТ 2789—73.
Поверхность не должна иметь следов коррозии, окалины, литейных корок и цветов побежалости и т. п., если это не предусмотрено задачами исследования.
1.6. Расстояние между захватами испытательной машины выбирают так, чтобы исключить продольный изгиб образца и влияние усилий в захватах на напряженность в его рабочей части.
1.7. Вырезка заготовок, маркирование и изготовление образцов не должны оказывать существенного влияния на усталостные свойства исходного материала. Нагрев образца при изготовлении не должен вызывать структурных изменений и физико-химических превращений в металле; припуски на обработку, параметры режима и последовательность обработки должны сводить к минимуму наклеп и исключать местный перегрев образцов при шлифовании, а также трещины и другие дефекты. Снятие последней стружки с рабочей части и головок образцов производят с одной установки образца; заусенцы на боковых гранях образцов и кромках надрезов должны быть удалены. Заготовки вырезают в местах с опре-
Стр. 10 ГОСТ 25.502—79
деленной ориентацией по отношению к макроструктуре и напряженному состоянию изделий.
1.8.В пределах намеченной серии испытаний технология изготовления образцов из однотипных металлов должна быть одинаковой.
1.9.Измерение размеров рабочей части изготовленных образцов до испытаний не должно вызывать повреждения ее поверхности.
1.10.Рабочую часть образца измеряют с погрешностью не более 0,01 мм.
2. АППАРАТУРА
2.1. Машины для испытаний на усталость должны обеспечивать нагружение образцов по одной или нескольким схемам, приведенным на черт. 11—16. Машины для испытаний на усталость, обеспечивающие также проведение статических испытаний на разрыв, должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497—84.
Чистый изгиб при вращении образцов типов I, II, V, VIII
Поперечный изгиб при вращении образцов типов I, II, V, VIII при консольном нагружении
Рабочее сечение образца
Г I' .с
I ГОбразец {< ] w р\ II \Р
+
■€г
з;
Черт. И
Черт. 12
Чистый изгиб в одной плоскости образцов типов I—VIII
Поперечный изгиб в одной
плоскости образцов типов I—VIII
при консольном нагружении
■ми--мт±мй Образец,
Mtl
Рабочее сечение образца
А'
Черт. 13
Черт. 14
ГОСТ 25.502—79 Стр. 1!
Повторно-переменное растяжение -сжатие образцов типов I—X
Повторно-переменное кручение образцов типов I, II, V, VIII
Мк-Мт1Ма
i Образец, Черт. 16
1-е-
Черт. 15
2.2. Суммарная погрешность нагружения в процессе испытания образцов зависит от типа машин и частоты нагружения и не должна превышать в интервале 0,2—1,0 каждого диапазона нагружения в процентах измеряемой величины:
При испытании на гидропульсационных и резонансных машинах без тензометрического силоизмерения в интервале 0—0,2 каждого диапазона нагружения погрешность измерения нагрузки не должна превышать ±5% задаваемых напряжений.
2.3. Погрешность измерений, поддержания и записи деформаций при малоцикловых испытаниях не должна превышать ±3% измеряемой величины в интервале 0,2—1,0 каждого диапазона нагружения.
2.4. Абсолютная погрешность измерения, поддержания и регистрации нагрузок и деформаций в интервале 0—0,2 каждого диапазона не должна превышать абсолютных погрешностей в начале этого диапазона нагружения.
2.5. Нагрузки (при мягком нагружении) или деформации (при жестком нагружении) должны соответствовать 0,2—0,8 применяемого диапазона измерений.
2.6. При испытании на малоцикловое растяжение или сжатие и растяжение — сжатие дополнительные деформации изгиба образца от несоосности нагружения не должны превышать 5% деформаций растяжения или сжатия.
2.7. При испытаниях на малоцикловую усталость должно быть обеспечено непрерывное измерение, а также непрерывная или периодическая регистрация процесса деформирования рабочей части образца.
2.8. Допускается калибровка испытательного оборудования при статических режимах (в том числе и на несоосность нагружения) с оценкой динамической составляющей погрешности расчетным или косвенным способами.
Стр. 12 ГОСТ 25.502—79
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
3.1.При испытании образцов допускается мягкое и жесткое нагружение.
3.2.В пределах намеченной серии испытаний все образцы нагружают одним способом и испытывают на однотипных машинах.
3.3.Испытания образцов проводят непрерывно до образования трещины заданного размера, полного разрушения или до базового числа циклов.
Допускаются перерывы в испытаниях с учетом условий их проведения и обязательной оценкой влияния перерывов на результаты испытаний.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3.4.В процессе испытания образцов контролируют стабильность задаваемых нагрузок (деформаций).
3.5.Испытание серии одинаковых образцов при асимметричных циклах проводят:
либо при одинаковых для всех образцов средних напряжениях (деформациях) цикла;
либо при одинаковом для всех образцов коэффициенте асимметрии цикла.
3.6.Для построения кривой распределения долговечности и оценки среднего значения и среднего квадратического отклонения логарифма долговечности на заданном уровне напряжений испытывают серию объемом не менее 10 одинаковых образцов до полного разрушения или образования макротрещин.
3.7.Испытанияна многоцикловуюусталость
3.7.1.Основными критериями разрушения при определении пределов выносливости и построении кривых усталости являются полное разрушение или появление макротрещин заданного размера.
3.7.2.Для построения кривой усталости и определения предела выносливости, соответствующих вероятности разрушения 50%, испытывают не менее 15 одинаковых образцов.
В интервале напряжений 0,95—1,05 от предела выносливости, соответствующего вероятности разрушения 50%, должны быть испытаны не менее трех образцов, при этом не менее половины из них не должны разрушаться до базы испытаний.
3.7.3.База испытаний для определения пределов выносливости принимается:
10-Ю6циклов — для металлов и сплавов, имеющих практически горизонтальный участок на кривой усталости;
100-106 циклов —для легких сплавов и других металлов и сплавов, ординаты кривых усталости которых по всей длине непрерывно уменьшаются с ростом числа циклов.
ГОСТ JS.502—79 Стр. 13
Для сравнительных испытаний база для определения пределов выносливости соответственно принимается 3 • 106 и 10 • 106 циклов.
3.7.4.Для построения семейства кривых усталости по параметру вероятности разрушения, построения кривой распределения предела выносливости, оценки среднего значения и среднего квадра~ тического отклонения предела выносливости испытывают серии объемом не менее 10 одинаковых образцов, на каждом из 4—6 уровней напряжения.
3.7.5. От 10 до 300 Гц частота циклов не регламентируется, если испытания проводят в обычных атмосферных условиях (по ГОСТ 15150—69) и если температура рабочей части образца при испытаниях не выше 50°С.
Для образцов из легкоплавких и других сплавов, обнаруживающих изменения механических свойств до температуры 50°С, допускаемую температуру испытания устанавливают особо.
Во всех случаях частоту циклов указывают при представлении результатов испытаний.
Сравнительные испытания рекомендуется проводить на одной частоте нагружения.
3.8. Испытания на малоцикловуюусталость (при долговечности до 5-Ю4 циклов*).
3.8.1.Основным видом нагружения при испытаниях является растяжение — сжатие.
3.8.2.Верхний уровень частот испытаний ограничивается значениями, исключающими саморазогрев образца выше 50°С для легких сплавов и выше Ю0°С для сталей.
Во всех случаях частоту циклов указывают при представлении результатов испытаний.
Сравнительные испытания рекомендуется проводить на одной частоте нагружения.
Для регистрации диаграмм деформирования допускается в процессе испытаний переход на более низкие частоты, соответствующие требуемой разрешающей способности и точности приборов измерения и регистрации циклических напряжений и деформаций.
3.8.3.При испытании на растяжение — сжатие образцов типов II и IV измерение деформаций следует производить в продольном направлении.
При испытании образцов типов I и III допускается измерять деформации в поперечном направлении.
* Число циклов 5 • 104является условной границей мало- и многоцикловой усталости. Это значение для пластичных сталей и сплавов характеризует среднее число циклов для зоны перехода от упругопластического к упругому циклическому деформированию. Для высокопластичных сплавов переходная зона смещается в сторону больших долговечностей, для хрупких — в сторону меньших.
Стр. 14 ГОСТ 25.502—79
Примечание.Для приближенного пересчета поперечной деформации в продольную используют формулу
епрод=='* (еу)попер~т~'^ (£р/попер)
где (еу) попер —упругая составляющая поперечной деформации;
(ер)попер—-пластическая составляющая поперечной деформации. 3.9. Испытанияприповышенной и пониженной температурах
3.9.1. Испытания при повышенной и пониженной температурах проводят при тех же видах деформации и тех же образцах, что и при нормальной температуре.
3.9.2. Рекомендуется испытания проводить при температурах (в °С), кратных 50, если по условиям испытаний не требуется промежуточная температура.
3.9.3. Температуру испытания образцов контролируют по данным динамической тарировки температурного перепада между образцом и печным пространством. Температурную тарировку проводят с учетом влияния длительности испытания. При тарировке термопары закрепляют на образце.
3.9.4. Термопары поверяют как до испытания, так и после него по ГОСТ 8.338—78. При испытании на базах более 107 циклов производят, кроме того, промежуточные поверки термопар.
3.9.5. Неравномерность распределения температуры по длине рабочей части при испытании гладких образцов типов II и IV не должна превышать 1% на 10 мм от заданной температуры испытания. При испытании гладких образцов типов I, III и образцов с концентраторами напряжений неравномерность распределения температуры регламентируется на расстоянии ±5 мм от минимального сечения образца. Отклонение от заданной температуры не должно превышать 2%.
3.9.6. В процессе испытания допускаемые отклонения температуры на рабочей части образца в СС не должны выходить за пределы:
до 600 включ..............±6;
св. 601 до 900 включ...........±8;
» 901 » 1200 » ...........±12.
3.9.7. Нагружение образцов производят после установившегося теплового режима системы «образец-печь» при достижении заданной температуры образца.
3.9.8. Базу испытаний принимают в соответствии с п. 3.7.3 настоящего стандарта.
3.9.9. Для сопоставимости результатов испытания данной серии образцов проводят при одинаковой частоте и базе, если целью испытаний не является исследование влияния частоты нагружения. В протоколах испытания указывают не только число пройденных циклов, но и полное время испытания каждого образца.
ГОСТ 25.502—79 Стр. 15
3.10. Испытания в условияхагрессивнойсреды
3.10.1. Испытания в условиях агрессивной среды проводят при тех же видах деформации и на тех же образцах, что и при отсут» ствии агрессивной среды. Допускается одновременное испытание группы образцов с регистрацией момента разрушения каждого, )
3.10.2. Образец должен непрерывно находиться в газовой или' жидкостной агрессивной среде.
3.10.3. При испытаниях в агрессивной среде должна быть обеспечена стабильность параметров агрессивной среды и ее взаимодействия с поверхностью образца. Требования к периодичности контроля состава агрессивной среды определяются составом среды и задачами исследования.
3.10.4. Для сопоставимости результатов испытания данной серии образцов проводят при одинаковой частоте и базе, если целью испытаний не является исследование влияния частоты на-гружения.
4.1. По результатам испытаний на усталость производят: построение кривой усталости и определение предела вынослив
вости, соответствующих вероятности разрушения 50%;
построение диаграмм предельных напряжений и предельных амплитуд;
построение кривой усталости в малоцикловой области;
построение диаграмм упругопластического деформирования и определение их параметров;
построение кривых усталости по параметру вероятности разрушения;
определение предела выносливости для заданного уровня вероятности разрушения;
определение среднего значения и среднего квадратического отклонения логарифма долговечности на заданном уровне напряжений или деформаций;
определение среднего значения и среднего квадратического отклонения предела выносливости.
Указанные характеристики сопротивления усталости металлов определяют для различных стадий развития макротрещин и (или) полного разрушения.
4.2. Обр а боткарезультатовиспытаний на многоцикловуюусталость
4.2.1. Исходные данные и результаты каждого испытания образца фиксируют в протоколе испытания (рекомендуемые приложения 1 и 2), а результаты испытания серии одинаковых образ-
Стр. 16 ГОСТ 25.502—79
цов — в сводном протоколе испытания (рекомендуемые приложения 3 и 4).
4.2.2. Кривые усталости строят в полулогарифмических координатах (timax; IgN или a*; lg/V) или двойных логарифмических координатах (lgamax; IgA/ или Igov, IgN).
4.2.3. Кривые усталости при асимметричных циклах строят для серии одинаковых образцов, испытанных при одинаковых средних напряжениях или при одинаковых коэффициентах асимметрии.
4.2.4. Кривые усталости по результатам испытаний ограниченного объема образцов (п. 3.7.2) строят методом графического интерполирования экспериментальных результатов или по способу наименьших квадратов.
4.2.5. Для построения кривых распределения долговечности и пределов выносливости, оценки средних значений и средних квад-ратических отклонений, а также построения семейства кривых усталости по параметру вероятности разрушения результаты испытаний подвергают статистической обработке (рекомендуемые приложения 5—7).
4.2.6. Диаграммы предельных напряжений и предельных амплитуд строят с помощью семейства кривых усталости, полученных по результатам испытания не менее трех-четырех серий одинаковых образцов при разных для каждой серии средних напряжениях или коэффициентах асимметрии цикла напряжений.
4.3. Обработкарезультатовиспытаний на малоцикловуюусталость
4.3.1. Обрабатку результатов производят, как указано в п. 4.2.4.
4.3.2. Исходные данные и результаты испытаний каждого образца фиксируют в протоколе испытания, а результаты испытания серии одинаковых образцов — в сводном протоколе испытания (рекомендуемые приложения 8 и 9).
4.3.3. По результатам испытаний образцов при жестком нагру-жении строят кривые усталости в двойных логарифмических координатах (черт. 17):
амплитуда полной деформации еа — число циклов до образования трещины NTили до разрушения N;
амплитуда пластической деформации гра— число циклов, соответствующее половине числа циклов до образования трещины NT или до разрушения N.
Примечания:
1. Амплитуду пластической деформации враопределяют как половину ширины петли упругопластического гистерезиса ер или как разность между задаваемой амплитудой полной деформации и амплитудой упругой деформации, определяемой по измеренной нагрузке, соответствующему ей напряжению и модулю упругости материала.
2. Амплитуду пластической деформации ерапри числе циклов, соответствующем половине числа циклов, до образования трещины или до разрушения
ГОСТ 25.502—79 Стр. 17
определяют интерполяцией значений амплитуд при предварительно выбранных числах циклов, близких к ожидаемым.
Кривые усталости при жестком нагружении
£ра>*а
1
£ра ,
Sd
ю" ю' юг ю3 w" ы(ит)
Черт. 17
4.3.4. По результатам испытаний при мягком нагружении строят:
кривую усталости в полулогарифмических или двойных логарифмических координатах: амплитуда напряжений аа—число циклов до образования трещины NT или до разрушения Л' (черт. 18);
зависимость амплитуды пластических деформаций (половина ширины петли гистерезиса) ераот числа полуциклов нагруже-ния К по параметру амплитуды напряжения при выбранном коэффициенте асимметрии цикла напряжений (черт. 19).
Кривая усталости при мягком нагружении
10° 10' W? fO1 Iff" N{Nr)
Черт. 18
Стр. 18 ГОСТ 25.502—79
Зависимость амплитуды пластических деформаций от числа полуциклов нагружения
£ра,% 20 40 50 80 100110К
10"10'10г103W"К
Черт. 19
а—для циклически разупрочняющегося материала; б—
для циклически стабилизирующегося материала; в—для
циклически упрочняющегося материала.
ГОСТ 25.502—7? Стр. 19
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ испытания образца (приложение к сводному протоколу № ______)
Назначение испытания _____.__________________________
Образец: шифр _______________, поперечные размеры _____________
тип образцов и номинальные размеры поперечного сечения_________________
состояние поверхности ________________________________________________
Испытательная машина:
тип _______________________, №___________
Дата испытаний:
начало испытаний первого образца _________________ , конец испытаний
последнего образца.
Поперечные размеры образца
Деформация цикла
Пройденное число циклов
Отметка о
разрушении
образца
(да, нет)
Шифр образца
средняя
амплитудная
максимальная
Примечание
Ответственный за испытание данной серии образцов______________
подпись
Начальник лаборатории _______________________
подпись
ГОСТ 25.S0J—79 Стр. 23
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендуемое
ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ОЦЕНКА
СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ И СРЕДНЕГО КВАДРАТИЧЕСКОГО ОТКЛОНЕНИЯ
ЛОГАРИФМА ДОЛГОВЕЧНОСТИ
Результаты испытаний серии из п образцов при постоянном уровне напряжения располагают в вариационный ряд в порядке возрастания долговечности
N,<A/2<. . .<Л/г<. . . <N„.
Подобные ряды для образцов из алюминиевого сплава марки В95, испытанных при консольном изгибе с вращением до полного разрушения при шести уровнях напряжения в качестве примера, приведены в табл. 1.
Кривые распределения долговечности (Р—N) строят на вероятностной бумаге, соответствующей логарифмически нормальному или другому закону распределения. По оси абсцисс откладывают значения долговечности образцов N, а по оси ординат — значения вероятности разрушения образцов (накопленные частоты), вычисляемые по формуле
п
где i — номер образца в вариационном ряду;
п — число испытанных образцов,
Если на рассматриваемом уровне напряжения разрушились не все образцы серии, то строят только нижнюю часть кривой распределения до базовой долговечности.
На чертеже на логарифмически нормальной вероятностной бумаге приведено семейство кривых распределения Р—N, построенное по данным табл. 1.
Таблица1
Вариационные ряды числа циклов до разрушения образцов из сплава марки Б95
—1
—5
—5
—5
—8
—б
лмо
ЛМО
ЛМО
ЛМО
ЛМО
N10
1
ПРИ 'max. кг
;/«м! (МПа)
83,0(330)
28,5(285)
25,4(264)
22,6(228)
21,0(210)
19,0(190)
1
2,18
0,701
1,63
3,44
0,982
4,63
2
2,29
0,740
2,07
4,58
1,97
6,90
3
2,58
0,809
2,15
4,61
2,20
9,57
4
2,80
0,910
2,27
5,06
2,35
10,0*
5
2,81
1,03
2,30
6,21
3,19
10,0*
6
2,91
1,09
2,54
8,40
3,66
10,0*
Стр. 24 ГОСТ 25.502—79
Продолжение
—4 ЛМО
ЛМО-5
Л/10-5
лмо-5
/vio-6
длю-6
1
при »тах, кгс/мм2 (МПа)
33,0(330)
28,5(285)
25,4(254)
22,8.(228)
21,0(210)
19,0(190)
7
2,97
1,17
2,56
8,98
4,76
10,0*
8
3,05
1,18
2,62
9,47
4,98
10,0*
9
3,05
1,35
2,64
10,4
5,40
10,0*
10
3,27
1,42
2,69
15,4
6,53
10,0*
11
3,39
1,43
2,87
18,5
2,28
10,0*
12
3,48
1,54
3,02
18,8
9,04
10,0*
13
3,63
1,54
3,41
23,2
10,0
10,0*
14
3,82
1,57
3,72
23,7
10.0
10,0*
lb
3,84
1,58
3,74
24,8
10,0
10,0*
lb
4,10
1,80
4,25
27,7
10,90
10,0*
и
4,12
2,02
5,23
33,0
10,0
10,0*
18
4,39
2,15
5,52
33,9
10,0
10,0*
1У
5,21
2,22
6,63
37,4
10,0
10,0*
20
5,72
2,35
7,06
39,06
10,0
10,0*
21
—
—
7,93
41,6
10,0
10,0*
22
—
—
8,00
47,6
10,0
10,0*
23
—
—
8,07
55,5
10,0
10,0*
24
—
—
8,64
55,5
10,0
10,0*
25
—
—
10,2
67,3
10,0
10,0*
2ь
—
—
10,3
—
—
—
Образцы не разрушились.
Кривые распределения долговечности образцов из сплава марки В95
Оценку среднего значения а и среднего квадратического отклонения а логарифма долговечности производят для уровней напряжения, на которых разрушались все образцы серии. Выборочное среднее значение IgiV и выборочное среднее квадратическое отклонение логарифма долговечности образцов (Sig N) вычисляют по формулам:
lgtf =
^/«-ь[| <*»<>'-f(S
Ig Ni
В табл. 2 в качестве примера приведено вычисление \gN и S\gNдля образцов из сплава марки В95, испытанных при напряжении атаж=28,5 кгс/мм2 (285 МПа) (см. табл. 1).
Т
j бл и ца 2
i
лмо~5
lgJV
i
лмо-5
HN
1
0,701
4,8457
11
1,43
5,1553
2
0,704
4,8692
12
1,54
5,1875
3
в, 809
4,9079
13
1,54
5,1875
4
0,910
4,9590
14
1,57
5,1959
5
1,03
5,0128
15
1,58
5,1987
6
1,09
5,0374
16
1,80
5,2553
7
1.17
5,0682
17
2,02
5,3054
8
1,18
5,0719
18
2,15
5,3224
9
1,42
5,1303
19
2,22
5,3464
10
1,42
5,1523
20
2,35
5,3711
£lg Л^==102,59.
i=i
£ lg ty I =10524,75
n
2 (lg iV,)fc=526,70.
102,59
=5,13.
\gN:
20
4g
526,70-----^— •10524,751=0,156 .
Стр. 26 ГОСТ 2S.S02—79
Объем серии образцов я вычисляют по формуле
п>
У3
•Z2.
1- ■
или
Z2
/7 3*1,5+
2
2Д?
где у— коэффициент вариации величины x=\gN\ Да и Да — предельные относительные ошибки для доверительной вероятности Р=1—а при оценке среднего значения и среднего квадратического отклонения величины x=\gN соответственно; а— вероятность ошибки первого рода; Z а—квантиль нормированного нормального распределения, соот-
2
а ветствующая вероятность Р=\—~т- (значения наиболее часто
используемых квантилей приведены в табл. 3). Значения ошибок выбирают в пределах Да = 0,02—0,10 и Д^ =0,1—0,5, вероятность ошибки первого рода а принимают 0,05—0,1.
Таблица3
а
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
2
1,96
1,88
1,81
1,75
1,70
1,64
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Рекомендуемое
ПОСТРОЕНИЕ СЕМЕЙСТВА КРИВЫХ УСТАЛОСТИ ПО ПАРАМЕТРУ ВЕРОЯТНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ
Для построения семейства кривых усталости испытания целесообразно проводить на четырех-шести уровнях напряжения.
Минимальный уровень следует выбирать так, чтобы до базового числа циклов разрушались примерно от 5 до 15% образцов, испытываемых на этом уровне напряжения. На следующем (в порядке возрастания) уровне напряжения должно разрушиться 40—60% образцов.
Максимальный уровень напряжения выбирают с учетом требования на протяженность левой ветви кривой усталости (N^5- 104 циклов). Оставшиеся уровни распределяют равномерно между максимальным и минимальным уровнями напряжений.
ГОСТ 25.502—79 Стр. 27
Результаты испытаний для каждого уровня напряжения располагают в вариационные ряды, на основании которых строят семейство кривых распределения долговечности в координатах Р—N (рекомендуемое приложение 7).
Задают значения вероятности разрушения и на основании кривых распределения долговечности строят семейство кривых усталости равной вероятности.
На чертеже представлены кривые усталости образцов из сплава марки В95 для вероятности разрушения Р=0,5; 0,10; 0,01, построенные на основании графиков.
Минимально необходимое число образцов для построения семейства кривых усталости определяют в зависимости от доверительной вероятности Р[ = 1—а и предельной относительной ошибки Др при оценке предела выносливости для заданной вероятности Р на основании формулы
функция, зависящая от вероятности, для которой определяется
предел выносливости. Значения этой функции, найденные методом
статистического моделирования, приведены в таблице.
р
0,5
0,3
0,2
0,1
0,05
0,01
*(р)
2,5
2,7
3,5
4,5
6,0
8,5
Кривые усталости образцов из сплава марки В95
/0* 2 3 Ч Б в 10s 1 3 ч 6 в 10s 2 J Ч В в Ш7# 1—Р=1%:2—Р=10%; 3—Р=50%
Стр. 28 ГОСТ 25.502—79
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое
ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ И ОЦЕНКА ЕГО СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ И СРЕДНЕГО КВАДРАТИЧЕСКОГО
ОТКЛОНЕНИЯ
Для построения кривой распределения предела выносливости образцы испытывают на шести уровнях напряжения.
Самый высокий уровень напряжения выбирают с таким расчетом, чтобы все образцы при этом напряжении разрушались до базового числа циклов. Величину максимального напряжения принимают (1,3—1,5) от значения предела выносливости для Р=0,5. Остальные пять уровней распределяются таким образом, чтобы на среднем уровне разрушалось около 50%, на двух высоких— 70—80i% и не менее 90% и на двух низких — не более 10% и 20—30% соответственно.
Значение напряжений в соответствии с заданной вероятностью разрушения выбирают на основании анализа имеющихся данных для аналогичных материалов или с помощью предварительных испытаний.
После испытаний результаты представляют в виде вариационных рядов, на основании которых строят кривые распределения долговечности по методике, изложенной в рекомендуемом приложении 5.
На основании кривых распределения долговечности строят семейство кривых усталости для ряда вероятностей разрушения (рекомендуемое приложение 8). Для этого целесообразно использовать вероятности 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 и 0,99.
По этим кривым усталости определяют соответствующие значения предела выносливости. Предел выносливости для вероятности разрушения Р=0,01 находят методом графической экстраполяции соответствующей кривой усталости до базового числа циклов.
Найденные значения пределов выносливости наносят на график с координатами: вероятность разрушения в масштабе, соответствующем нормальному распределению, — предел выносливости в кгс/мм2 (МПа). Через построенные точки проводят линию, представляющую собой графическую оценку функции распределения предела выносливости. Разбивают размах варьирования предела выносливости на 8—12 интервалов, определяют средние значения предела выносливости и его среднее квадрэтическое отклонение по формулам:
R tsо —значение предела выносливости в середине интервала;
I — число интервалов; APt— приращение вероятности внутри одного интервала.
ГОСТ 25.502—79 Стр. 29
В качестве примера по результатам испытаний на консольный изгиб с вращением 100 образцов из алюминиевого сплава марки АВ, представленных в табл. 1, строят функцию распределения пределов выносливости для базы 5-Ю7 циклов и определяют среднее значение и среднее квадрэтическое отклонение.
На основании вариационных рядов (табл. 1) строят кривые распределения долговечности (черт. 1).
Таблица1 Значения долговечности образцов из сплава марки АВ
N-
ю-7
-
лмо-6
Л'Ю 5
"tf
при "гаах, кгс/мм2 (МЛа)
CJ
Е О
11,0(110)
1,1,5(115)
12,0(120)
1адоз5)
19,5(135)
16,5(165)
1
3,02
2,05
1,26
0,594
3,38
5,83
2
4,49
2,57
1,33
1,00
3,75
11,0
3
4,77
3,81
2,12
1,12
4,23
12,0
4
4,90
4,53
2,74 3,01
1,54 1,73
6,75 8,01
12,9
5
18,1
6
3,69
2,30 2,31
8,17 9,26
21,8
7
22,3
8
5,00*
5,00*
5,00*
2,67
10,3 12,4 14,6 16,5
26,5
9 10 11
5,00*
16,5 33,6 38,4
12
18,2
62,4
13
23,9 24,0
75,9
14
15
—
—
32,1 45,9
16
—
17
^_
47,7
18
50,0*
* Образцы не разрушились.
Производя горизонтальные разрезы кривых распределения долговечности (черт. 1) для уровней вероятности Р=0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (или 1,10, 30, 50, 70, 90, 99%) находят соответствующие долговечности при заданных значениях напряжений, на основании которых строят кривые усталости по параметру вероятности разрушения (черт. 2).
Стр. 30 ГОСТ 25.502—79
Кривые распределения долговечности образцов из сплава марки АВ
Для определения среднего значения предела выносливости и его среднего квадратического отклонения размах варьирования предела выносливости делят на 10 интервалов по 0,5 кгс/мм2 (5 МПа). Вычисление указанных характеристик в соответствии с приведенными формулами представлено в табл. 3.
Необходимый объем усталостных испытаний для построения кривой распределения предела выносливости определяют по формуле приложения 6.
ГОСТ 25.502—79 Стр. 35
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ М»___________
испытания образца (приложение к сводному протоколу №___________)
Назначение испытания ________:______________________________________