Руководство к решению задач по механике материалов и конструкций. Егодуров Г.С - 188 стр.

                       Глава 9. ПЕРЕМЕННЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

       9.1. Основные факторы, влияющие на сопротивление усталости деталей машин

       Многие детали машин в процессе работы подвергаются воздействию напряжений,
циклически изменяющихся во времени. Если уровень этих напряжений превосходит
определенный предел, то в материале детали постепенно накапливаются повреждения,
которые приводят к образованию трещин. Указанный процесс постепенного возникновения
и развития трещин под действием переменных напряжений называется усталостью
материала, а сопротивляемость материала переменным напряжениям называется
выносливостью материала [4].
       Характер изменения нагрузок во времени можно разделить на регулярный и
нерегулярный. Регулярным нагружением по ГОСТ 23.207-78 называют нагружение,
характеризующееся периодическим законом изменения напряжений с одним максимумом и
одним минимумом в течение одного периода при постоянстве параметров цикла напряжений
во время испытаний или эксплуатации. Все виды нагружений, не удовлетворяющие этому
определению, называют нерегулярными.
       Цикл напряжений характеризуется следующими величинами (рис.9.1,а):
максимальным (наибольшим по алгебраической величине) напряжением цикла σmax(τmax),
минимальным (наименьшим по алгебраической величине) напряжением цикла σmin(τmin).
Среднее напряжение цикла σm(τm) и амплитуда цикла σa(τa) определяются
соответствующими формулами:
                               (
                               1
                        σ m = σ max + σ min ,
                               2
                                             )         1
                                                          (
                                                  σ a = σ max − σ min .
                                                       2
                                                                       )
       Среднее напряжение цикла может быть положительным, отрицательным и равным
нулю, амплитуда цикла всегда положительная величина. Коэффициентом асимметрии цикла
r называют отношение минимального напряжения цикла к максимальному: r = σmin/σmax .
Циклы с одинаковыми коэффициентами асимметрии r называются подобными. Цикл
называется симметричным, когда r = -1, т. е. σmax = -σmin (рис. 9.1,б) и является наиболее
распространенным.
       Отнулевым, или пульсационным циклом называется такой, при котором r=0 , т.е.
минимальное напряжение цикла равно нулю (рис. 9.1,в).
       Цикл, в котором r ≠ -1, называется асимметричным (рис.9.1,а).




                                            Рис.9.1

      Основным критерием циклической прочности материала является предел
выносливости или предел ограниченной выносливости, определяемый экспериментально в
результате построения кривой усталости (рис.9.2,а) в координатах амплитуда напряжения -
число циклов до разрушения. Предел выносливости обозначается σr. Так, для



                                           188