Черт. 3 Примечание. При наличии окалины используют нижнюю пряиуч (R2=200 мкм).
Влияние коррозии до испытания на усталость
-на предел выносливости стальных образцов
(при изгибе с вращением на базе 107 циклов
при частоте нагружения 30—50 Гц)
я кор.
Шень
-2=
-7____
-25—-_
0.8
0,6
ОЛ
0,1 С 400600
800 Черт. 4
10001200 б^МПа,
ГОСТ 25.504—82 Стр. 71
Влияние коррозии в процессе испытания на предел выносливости стальных образцов при изгибе с вращением (осредненные кривые) на базе W циклов при частоте нагружения 30—50 Гц
/Г
пор О
1
•^J
г "
W ■/ 600.
воо
1000 Щ 66, МПа
7—пресяая вода (наличие концентрации напряжений); 2—пресная
вода (отсутствие концентрации напряжений); - 3— морская вода
(отсутствие концентрации напряжении)
Черт. Ъ
Стр. Z2 ГОСТ 25.504—82
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Рекомендуем"
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ Kv
1. Коэффициенты влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости вычисляют по формуле
KV-
g—1д упр
°-1Д
(1)
где о"_1дуПр — предел выносливости упрочненных деталей; . 0 _1Д — предел выносливости неупрочненных деталей. Средние значения Kvдля различных методов поверхностного упрочнения
образцов из углеродистых и легированных конструкционных сталей приведены в табл. 1—3.
Таблица I Влияние поверхностной; закалки токами высокой частоты (изгиб с вращением, глубина закаленного слоя 0,9—1,5 мм)
Ку для образца диаметром
Вид'образца
7-20 им
30—140 мм
Без концентрации напряжений
1,3—1,6
1,2-1,5
С концентрацией напряжений
1,6—2,8
1.5—2,5
Таблица2
Влияние химико-термической обработки
Вид образца
Ку для образцов диаметром
Характеристика
химико-термической
обработки
8-15 мм
10 мм
30—40 мм
Азотирование при глубине слоя 0,1—0,4 мм, твердости слоя НВ ,730—970
Без концентрации напряжений
1,15—1,25
—
1,10—1,15
С концентрацией напряжений (поперечное отверстие, надрез)
1,90—3,00
—*
1^30—2,00
Цементация при глубине слоя 0,2—в,6 мм
Без концентрации напряжений •
1,20—2,10
—
1,10—1,50
С концентрацией напряжений
1,50—2,50
—
1,20—2,00
Цианирование при глубине слоя 0,2 мм
Без концентрации напряжений
"
1,80
~—
ГОСТ 25.504—82 Стр. 73
Таблица3 Влияние поверхностного наклепа
Вид образца
К у для образца диаметром
Способ обработки
7—20 ми
30—40 мм
Без концентрации напряжений
Ц20—1,40-
1,10-1,25
Обкатка роли-ком
С концентрацией напряжений
1,50-2,20
1,30-1,80
Обдувка
Без концентрации напряжений
1,10—1,30
1Д0—1,20
дробью
С концентрацией напряжений
1,40—2,50
1,10—1,50
2. Приведенные в п. 1 значения К у соответствуют оптимальной технологии упрочнения и отсутствию технологических, дефектов. При неправильной технологии упрочнения или наличии дефектов .(обрыв поверхностного закаленного слоя в зоне концентрации напряжений, обезуглероживание поверхностного слоя, шлифовочные прижоги и другие дефекты) может получиться не повышение, а даже снижение пределов выносливости.
Поэтому введение в формулу (2) (см. п. 1.1) коэффициентов Kvвозможно только при проведении исследований для обоснования технологических режимов упрочнения применительно к конкретной детали и при получении стаоильного эффекта упрочнения (в смысле повышения предела выносливости) в условиях производства.
Стр. 74 ГОСТ 25.504—81
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Справочное
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Пример 1.
Определить среднее значение и коэффициент вариации предела выносливости вала при изгибе с вращением в месте перехода одного сечения к другому по галтели, показанного на черт. 1.
1. Определяем значение а„ на черт. 29 (обязательного приложения 3):
а
=0,10; а, = 2,73.
10
для
100
2. Определяем значение в по формуле табл. 1 настоящего стандарта
■а=М.
2,3„а10
5 мм)
5 ■, =0,46 1/мм (р=~2" = -f~
3.Находим коэффициент п по черт. 14 (обязательного приложения 2)
п=1,12
4.Определяем коэффициент К3по формуле (13) настоящего стандарта
К. ~-
«а2,73
2,44.
~ =-Т7Т5"
5. Вычисляем коэффициент Кг по формуле (21) настоящего стандарта
т(Р)
12
= 1—0,2-0,77-0,2
/Са=1-(1------—) 0,77 lg-2-= l-(l-0,8)0,771gT-T
= 1-0,03=0,97.
6. Отношение К, /^„определяем по формуле Н«) настоящего стандарта
**
= 2'ti =2.52.
0,97
7.По черт. 3 (обязательного приложения 4) находим Кр = 0,89.
8.Коэффициент К определяем но формуле (2) настоящего стандарта
•52+Т89" -1)-1=2,64.
9. Определяем коэффициент Ki по формуле (20) настоящего стандарта К,= 1-0.2 lg-4;<=l-0,2 lg-^g-=0,96.
ГОСТ 25.504—82 Стр. 77
10.Предел выносливости материала заготовки определяем по формуле (3) настоящего стандарта
' Т-Ц = Ki- ffl, =0,96-185=178 МПа.
11.Средний предел выносливости пластины с отверстием вычисляем по формуле (1) настоящего стандарта
=178-
о
J-u-
■
2,64
= 67 МПа.
Пример 3.
Определить среднее значение предела выносливости вала с канавкой при кручении (черт. 3).>
Р
4
1
,_.9
i.Mk
ГС
м
-------*D=200 мм; d=180 мм; о=1.8±03мм.
Черт. 3
_ Вал изготовлен из стали марки 40ХН: ав = 820 МПа; отг^650 МПа;
т' =240 МПа; va=0,07; канавка изготовляется тонкой обточкой и поверх-
ностному упрочнению не подвергается (#z = 6,3 мкм).
1. Находим значение ат по черт. 18 (обязательного приложения 3) при
р~1,81180
!Г ="200" =0'009и"if '" ~W =0'9а* =2'6- '
2.Определяем значение q по черт. 15 (обязательного приложения 2)
9 = 0,96.
3.Величину Ктопределяем по формуле (19) настоящего стандарта
Кх=1 + ?(аг-1) = 1+0,96(2,6-1)=2,54.
4.Для d= 180 мм принимаем Ki = 0,8~
5.Отношение К tIK dxопределяем по формуле (17) настоящего стандарта
2.54 0,8
= 3,18.
6.Из черт. 3 (обязательного приложения 4^ определяем коэффициент Kf для тонкой обточки f#z=6,3 мкм) Кр =0,89.
7.При отсутствии поверхностного упрочнения
*0=1
8.При кручении КА= 1 (см. п. 1.11.2),
9.Коэффициент К равен
К= (3,18+
Г
0,89
-1)- —
3,30.
Стр. 78 ГОСТ 25.5М—И
10. Принимаем коэффициент Ki для d=l80 мм равным 0,74" (п. J.3.I.).
11.Вычисляем Предел выносливости материала заготовки по формуле (6) настоящего стандарта
~_, =0,74-240=178 МПа.
12.Вычисляем средний предел выносливости вала по формуле (4) настоящего стандарта
^_. = _J™ =53,9. 1д 3,30»
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Справочное
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТАНДАРТА
Настоящий стандарт является унифицированным стандартом СССР и ГДР, разработанным по плану унификации стандартов.двух стран.
В основу стандарта положены методы оценки пределов выносливости и других характеристик сопротивления усталости деталей, вошедшие в стандарты ГДР /1,5—7/ и в справочные руководства СССР /2—4/.
Излагаются методы оценки медианных значений пределов, выносливости
деталей о_]ди их коэффициентов вариации Va, что позволяет определять
—1д значения пределов выносливости (о"_1д)Р , соответствующие заданной вероятности Р ,%.
Наиболее точным методом определения коэффициентов К, отряжающих суммарное влияние всех факторов на пределы выносливости, является экспериментальный метод (п. 1.2.1). Если размеры испытуемой модели меньше размеров
детали, то учет влияния масштабного фактора на отношение т?— предлагает-
^■do ся производить по формуле (9) с учетом коэффициентов Кг, Кз, заимствованных из TGL 19340 и отражающих опыт ГДР.
Для расчетного определения эффективных коэффициентов концентрации Ка ,К%и отношений Ка IKda,Kz \Kdxпредлагаются три метода, изложенные в порядке предпочтительного использования, зависящего от имеющейся исходной информации.
Первый метод, изложенный в п. 1.2.2.1, формулы (11), (12), основан на статистической теории подобия усталостного разрушения /4/. Эта теория получила апробирование во многих лабораториях СССР в течение последних 20 лет и успешно используется в ряде отраслей машиностроения. В случае экспериментального определения коэффициентов v „ и v Tпутем испытаний на усталость образцов и моделей в статистическом аспекте ошибка в оценке отношений ^d l^da непревышает 4,% с вероятностью 95%. При испытаниях по стандартной методике ограниченного числа образцов каждого типоразмера для определения v ошибка не превышает 8,% с вероятностью 95%.
При затруднениях с определением параметра L, а следовательно и критерия подобия в, входящего в формулы (11), (12), рекомендуется использовать приближенный метод Зибеля и Щтилера, представленный формулами (13), (14), рекомендуемый стандартом ГДР TGL 19340. Для этой же цели допускав гея применение формул (18), (19), основанных на использовании коэффициентов чувствительности металла к концентрации напряжений q, рекомендуемых в американской справочной литературе /8/ ,а также в ряде руководств в СССР. Следует иметь в виду, что формулы (13) —(19) приводят к погрешностям сущест-
ГОСТ 25.504—82 Стр. 79
■енно большим (до 2Q%), чем формулы (И), (12). Формулы (29), (30) для коэффициентов вливдия качества обработки поверхности KFa,KFx, формулы (20)—(24) для коэффициентов влияния абсолютных размеров и формула (15) получены разработчиками стандарта ГДР Б. Хенелем, Г. Виртгеном. и К. Шусте-ром (Институт легких конструкций г. Дрезден) путем аппроксимации эмпирических графиков, приведенных в TGL 19340.
В разд. 3 стандарта изложен метод оценки коэффициентов вариации пределов выносливости Va , вытекающий из теории подобия усталостного разру-
— 1д шения /4/. В связи с оценкой коэффициентов Vвводятся два медианных
— 1д значения предела выносливости гладких лабораторных образцов диаметром ^/о=7,5 мм при изгибе с вращением a_lt a_j, определенное на образцах металла одной плавки, и.о_,, определенное на множестве всех плавок металла данной марки. В связи с этим коэффициент вариации. V$• (формулы 35—37) учитывает межплавочный разброс величин a _j .
Известно, что с ростом размеров заготовки при термообработке снижаются механические свойства металла (а0, ат> o_i ), определенные на лабораторных образцах малых размеров (/2/, фиг. 41, стр. 129). В связи с этим вводится коэффициент Ki (формула (3)), равный отношению пределов выносливости
*т_1 и ст_] , определенных на лабораторных образцах диаметром d0^=7,5 мм, изготовленных из заготовок размером d (таким же, как размер натурной детали) и размером 10—20 мм соответственно.
Теоретические коэффициенты концентрации a 3 , a T предлагается определять по номограммам и формулам Нейбера, по графикам, приведенном в работе /8/, а также по приближенной формуле (25), заимствованной из TGL 19340. Последнюю формулу используют в случае необходимости вычислений аана ЭВМ.
Величины Vj , vT , являющиеся параметрами уравнения подобия усталостного разрушения /4/, характеризуют чувствительность металла к концентрации напряжений и влиянию абсолютных размеров поперечного сечения. С ростом v „ чувствительность к концентрации напряжений уменьшается, а влияние абсолютных размеров на величины пределов выносливости усиливается.
Значения v „ , v т находят экспериментально тто методике, выбирают 4—5 или более типоразмеров образцов с различными значениями критерия подобия усталостного разрушения в (так, чтобы диапазон изменения в был по возможности наибольшим). Находят пределы выносливости этих обрачцов, причем предпочтительно методом слестницы> или «пробит»-методом. По найденным значениям строят зависимость'lg (£—1) от lg9, соответствующую уравнению подобия /4/.
lg(S_l) =_^.1g9,(l)
• :еа* "а-'л где5 «=> -—=------
0,5а_!
Значение a_, находят путем предварительного построения зависимое ги <1тах=о^ -o_ij от Ig в и ее осреднения. По зависимости (1), найденной методом наименьших квадратов, определяют значение ч, .
В случае невозможности проведения экспериментов значенияv3 и vT
определяют по корреляционным зависимостям (27) —(28).
Расчетные характеристики для оценки долговечности при малэцикловом иагружении определяют применительно к широко используемому подходу, основывающемуся на учете местных циклических деформаций в конструкциях.
Стр. 80 ГОСТ 25.504—82
Расчет выполняют с привлечением деформационно-кинетических критериев малоцикловой прочности, трактующих достижение предельного состояния в виде критических величин квазистатических и усталостных повреждений и их сумм а линейной форме. Расчет ведется в деформациях (циклических упругопластиче-ских и односторонне накопленных).
Учитывается кинетика односторонне накопленных и циклических деформаций в процессе нагружения в максимально напряженных зонах конструкции, а также деформационная способность материала при статическом (квазистатическом) и малоцикловом нагружениях. Первая характеризуется располагаемой пластичностью, вторая — кривой малоцикловой усталости конструкционного материала.
Изменяющиеся от цикла к циклу диаграммы деформирования' используются в форме обобщенной диаграммы, отражающей процессы циклического упрочнения, разупрочнения и стабилизации. Указанная обобщенная диаграмма вошла в практику расчетов при малоцикловом нагружении.
Задачу о напряженно-деформированном состоянии элементов конструкций решают расчетным и экспериментальными методами в циклической упругоплас-тической постановке.
Названные подходы систематически изложены в ряде изданий /3,9—11/.
2.Серен сел С. В., К or а ев В. П., ШяейдеровичР. М. Несущая ~ способность и расчеты на прочность деталей машин. М., Машгиз, 1963, 451 с.
3.С е р е н с е н С. В., К о г а е в В. П., Ш н е й д е р о в и ч Р. М. Несущая способность и расчеты на прочность деталей машин. М., «Машиностроение», 1975, 488 с.
4.КогаевВ. П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. М., «Машиностроение», 1977.■■•г-- - - v-BSV-r-.-*'
5.Н а п е 1 В., W i r t h g е п G. Neufassung des DDR — Standards TGL 19330 «Schwingfestigkeit, Begriffe und Zeichen». KL —Mitt., Dresden, 18 (1979) 5, s. 178—191.
6. С Schuster und C. W i r t h g e n, Aufbau und Anwendung der DDR — Standards TGL 19340 (Neufassung) «Maschinenbauteile, Dauerschwingfestigkeit», HL—Mitt., Dresden, 14 (1975) Heft 1/2, s. 3—29.
7.B. Hanel und G. Wirthgen. Zum DDR — Standards TGL 36766-
«Schwigfestigkeit, Ermiidungsprufung von Werkstoffproben», HL -- Mitt., Dresden, 1979, 6, s. 211—215.
8.Петерсон РЕ. Концентрация напряжений. М., «Мир», 1977, с. 302.
9.Москвитин В. В. Пластичность при. переменных нагружениях. Изд. Моск. университета, 1965, 263 с.
10.ГусенковА. П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении. М., «Наука», 1979, 295 с.
11.МахутовН. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М., «Машиностроение», 1981, 272 с,
СОДЕРЖАНИЕ
1. Определение пределов выносливости деталей мяшин и элементов конструкций............. •
1.1. Определение медианных значений пределов выносливости. . 2
1.2. Определение эффективных коэффициентов концентрация напряжений К в , К,, и отношений К „ jK da, Кх /К dx......3
1.3. Определение коэффициентов Ки К% Кз........5
1.4. Определение теоретических коэффициентов концентраций напряжений а 0, <хт..............8
1.5. Определение значения относительного критерия подобия усталостного разрушения в............. 11
1.6. Определение параметра L...........12
1.7. Определение относительного градиента первого главного или каса-
тельного напряжений G, G х..........13
1.8. Определение коэффициентов чувствительности металла к концентрации напряжений и масштабному фактору v,nv, . . . .13
1.9. Определение коэффициентов влияния шероховатости поверхности
%Fo< &FX............. . 13
1.10. Определение коэффициента ККор.........13
1.11. Определение коэффициента влияния поверхностного упрочнения
К с и коэффициента анизотропии Кд .... .... 14
2. Определение пределов выносливости деталей машин и элементов конструкций для заданной вероятности разрушения (от _]д)р. . 14
3. Определение коэффициентов вариации пределов выносливости деталей машин и элементов конструкций.........15
4. Определение параметров кривых усталости т и Л' G и коэффициентов чувствительности к асимметрии цикла напряжений Ч? аи f t ... 17
5. Определение расчетных характеристик сопротивления малоцикловой усталости...............18
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Обозначения, применяемые в стандарте .... 27
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Определение эффективных коэффициентов концентрации напряжений Ка , /Ст , отношений К01К , /Ст/Kdx, коэффициентов п, q, Ki и К3. . . 31
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Определение теоретических коэффициентов концентрации напряжений ад, а,.........4*
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Определение значений функции F (в, v), параметра L, коэффициента влияния шероховатости поверхности Кр и коэффициента ККОр .......68
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Определение коэффициентов влияния поверхностного
упрочнения Kv.......... . 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Примеры расчета характеристик сопротивления усталости деталей машин.........74
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Теоретические основы стандарта.....,78
Категория:
гост
сметные нормы
строительные работы
дом под строительство
ГСН