Влияние различных факторов на сопротивление усталости

Концентрация напряжений. При действии переменных нагрузок концентрация напряжений снижает предел выносливости для различных материалов.

Влияние концентрации напряжений на предел выносливости зависит от чувствительности материала к концентрации напряжений и учитывается в расчетах с помощью эффективного коэффициента концентрации.

Эффективный коэффициент концентрации представляет собой отношение предела выносливости образца без концентратора напряжений к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, выполненного из того же материала и имеющего такие же поперечные размеры рабочей части, что и первый образец:

Эффективные коэффициенты концентрации для нормальных напряжений и касательных напряжений больше единицы и определяются через теоретические коэффициенты концентрации и следующим образом:

где  — коэффициенты чувствительности материала к концентрации напряжений.

Чувствительность материала к концентрации напряжений зависит прежде всего от свойств материала и возрастает с повышением предела прочности. Поэтому применение высокопрочных материалов при переменных нагрузках нс всегда является целесообразным.

Для легированных сталей ; для углеродистых.

Как показывает опыт, коэффициент чувствительности q зависит также от размеров детали и ее формы. Поэтому в практических расчетах целесообразнее пользоваться эффективными коэффициентами и , найденными экспериментальным путем. Значения этих коэффициентов для некоторых видов концентратов напряжений приведены в гл. 4 в табл. 4.17−4.19.

Масштабный фактор. Влияние масштабного фактора на предел выносливости оценивается в расчетах коэффициентом , представляющим собой отношение предела выносливости гладкого образца данного диаметра D к пределу выносливости стандартного образца диаметром d:

Коэффициент kfj определяется по табл. 4.20.

Состояние поверхности. Дефекты поверхности снижают сопротивление усталости детали. Опытами установлено, что предел выносливости образцов с полированной поверхностью выше, чем у шлифованных, а у шлифованных выше, чем у обработанных резцом, и т. д.

Влияние чистоты поверхности на предел выносливости оценивается коэффициентом , равным отношению предела выносливости образца с заданной обработкой поверхности к пределу выносливости такого же образца, но с тщательно отшлифованной поверхностью:

Коэффициент К/, определяется из графика, представленного в гл. 4 на рис. 4.71.

Температура. Испытания образцов из стали и легких сплавов показали, что при умеренных температурах (до 200°С) предел выносливости существенно не меняется. При высоких температурах кривая усталости для сталей не имеет горизонтальной асимптоты. В этом случае оценки проводят только с учетом предела ограниченной выносливости. При низких температурах предел выносливости повышается.

Внешняя среда. При переменных нагрузках коррозия существенно снижает сопротивление усталости, особенно легких сплавов.

В сталях снижение предела выносливости от коррозии тем больше, чем более высокопрочна сталь.

При наличии корродирующей среды на сопротивление усталости влияет и время испытания; разрушающее число циклов снижается при уменьшении частоты изменения напряжений, а кривая усталости даже у черных металлов не имеет горизонтальной асимптоты. Количественные характеристики снижения выносливости зависят от агрессивности внешней среды.

Влияние корродирующей среды учитывается в расчетах коэффициентом.

где - предел выносливости при наличии агрессивной среды. Значения коэффициента К приводятся в работах [10, 17].