1.1.Klsyfikacja obc i i przebiegi.Określanie dop nap.
Obc. Stale w czasie (statyczne)
Dynamiczne-zmienne w
czasie cykliczne
lub losowo zmienne
-udarowe
ts=Ms/W0 ds/g=F/S dg=Mg/Wx
da-amplituda naprężeń
dm-naprężenie śred.
dm=(dmax+dmin)/2; da=(dmax-dmin)/2
R=dmin/dmax :dm/da-wsp.stałości
Wartość granicy zmęczenia materiału (wytrzymałość zmęczeniowa) decyduje o tym czy konstrukcja pracująca przy danym poziomie naprężeń będzie miała ograniczoną bądź nie ograniczoną trwałość zmęczeniową.
Wykres Smitha
Wykres Wohlera
Wykres Heigha – prawie jak niżej…
Wykres Serensena
Wykres Soderberga
Zg-największe naprę.dmaxprzy którym próbka czy element nie ulegają zmęcz. po osiągnięciu umownej granicy cykli Ng Naprężenie powodujące stopniowe narastające w czasie procesy degradacji mat. konstrukcyjnego.
1.3Działanie karbu
Karb. geometr.-jest miejscem w elemencie konstrukcyjnym w którym występuje zmiaa poprzeczna przekroju elementu lub zmiana krzywizny powierzchni tego elementu.
Karb. szeregowy-leży wzdłuż działającej siły
Karb. równoległy-jest prostopadły do dział. siły
dn=F/A=F/(<b-2t>*g)
Wsp. Kształtu.
ak=dmax/dn ; ak=tmax /ts;
Działanie karbu: βk=Zg/Zk(granica zmęczeniowa próbki gładkiej o dowolnej śr. do próbki z karbem.
K.wielokrotne:
-równoległe (prost.do osi
obc)
Każdy rodzaj obróbki pow. wpływa na wytrzymałość zmęczeniową, wpływ ten wynika z geometrii powierzchni i ze zjawisk fizycznych warstwy wierzchniej; Ślady po obróbce tworzą szeregowe mikrokarby wielokrotne(wzmocnienie, osłabienie) Zabiegi mechaniczne, cieplne, cieplno-chemiczne zwiększają istotnie granicę zmęczenia zwłaszcza elementów z karbami. Przykładowe obróbki: kulowanie ,wałeczkowanie ,krążkowanie wałeczkowanie, krążkowanie, młotkowanie, nawęglanie,CIEPLNA:płytkie hartowanie,hartowanie-płomieniowe,indukcyjne,azotowanie,cyjanowanie.
Wpł.wielkości przedmiotu-wytrzymałość zmęczeniowa zmniejsza się ze wzrostem wymiarów elementów e=Zd/Z Zd-granica zmęczeniowa mat.oobróbki o doolnej średnicy Z-granica zmęczeniowa mat. próbki o śr. 8-10mm
Wpływ korozji:Działanie ośrodkó korzyjnych tj.nawilgocenie powetrza,woda odociągowa,roztwory elektrolitów,powoduje stałe zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej. Korozja zmęczeniowa-powstanie i rozwój pęknięć przy jednoczesnym działaniu korozji i naprężeń zmiennych.
Wpływ częstotliwości obciążenia:podwyższenie bciążenia do 103 a nawet do 104 pociąga ze sobą wzrost wytrzymałości zmęczeniowej w sposób zależny od rodzaju materiału W przedzile spotykamy spotykamy wartości 5-200Hz wzrost jest niewielki i może być pominięty
Wpływ przeciążenia-najw.wart.napręż. cyklu jest większa od wytrzymałości zmęczeniowej.Małe przeciążenia ie wpływają na wytrzymłość zmęczeniową natomiast duże obniżają ją.
Wpływ niedociążenia-dmax<wytrzymałości zmęczeniowej niedociążenie o określonej wartości o określonej wartości o dużej liczbie cykli wywołują zwykle efekt umocnienia, po małęj l. cykli nie wpływają.
Wpływ przerwy w obciążeniu-nie pooduje wytrzymałości zmęczeniowej ,a w materiałach plastycznych obserwuje się zwiększenie Wz.Wpływ przerw w obiążeniu zależy od rodzaju materiału,jego obróbki plastycznej i cielnej oraz od temperatury.
1.5. Przy zginaniu liczymy wskaźnik Wx=(πd^3)/32, przy skręcaniu Ws=(πd^3)/16 następnie naprężenia max. I naprężenia min., naprężenia średnie ; amplituda naprężeń. Dalej wyliczamy stosunek R i r i i r. Dalej odczytujemy z tablic współczynnik kształtu dla odpowiedniej próbki , następnie wyznaczamy współczynnik karbu w zależności od współczynnika kształtu i promienia karbu o różnym kształcie, na podstawie podanego sposobu obróbki w karbie, określamy , w przypadku skręcania . Następnie obliczamy i , później określamy współczynnik wrażliwości materiału na asymetrię cyklu . Następnie liczymy granicę zmęczenia materiałuw zależności od rodzaju obciążenia porównujemy np. z Res w przypadku skręcania( Re-rozciąganie; Reg-zginanie) i określamy z jakiego wzoru na współczynnik bezpieczeństwa skorzystać. Jeżeli <1,3 musimy przeprowadzić obróbkę polepszającą , taki sam tok postępowania dla kolejnych obciążeń.
1.6.Obliczenia przy obciążeniach złożonych.W przypadku jednocześnie występujących naprężeń różnego rodzaju np.rozciągających,ściskających,skręcających zginających składamy je
Wg. Hipotezy Hubera: s=[1/2*[(s1-s2)2+(s2-s3)2+( s3-s1)2]]1/2
Dla zginania ze skręcaniem s=[sg2+3*t2]1/2£ ks
Napr zastępcze:
dzast. =[s2+(Kd/Kt * t)2]1/2 Kd/Kt-naprężenia dopuszczalne dla danego rodzaju naprężeń. t zast.=[(s*Kt/Kd)2+ t2]1/2
dwyp=(dd*dt)/(dd2+dt2)1/2 –wyp. Współcz. bezpieczeństwa
1.7.Obl.w zakresie ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej i przy nieustalonych przebiegach obciążeń.
Często urządzenia i ich zespoły maja z góry przewidzianą żywotność,zatem l.cykli w ciągu ich całkowitej pracy może być mniejsza od granicy liczby cykli. Obliczanie tych elementów w zakresie ograniczonej wytrz. zmęcz. ułatwia osiągnięcie minimalnej wytrzymałości.Obliczenia przeprowadza się w zakresie lewej cz. Wykresu
d =Zo=Zg(Nd/Nc)ξ
Zo-ograniczona wytrzymałość zmęcz. Przy liczbie cykli Nc
ξ-tangens kąta nachylenia lewej cz. Wykresu
d=Zo/dmax dN=Nd/Nc –ze wzgl na twardość elem
1.8.Zakres małej l.cykli.Umocnienie i osłabienie materiałów.Pętla histerezy.Równanie Mansona-Coffina.obl.trwałości zmęczeniowej.Początek układu odpowiada ¼ cyklu obciąż. Gdyż przyjęto że wart. Naprężenia niszczącego przy ¼ cyklu jest porównana z odpowiednią do rodzaju granicą wytrzymałości przy obc.statycznym Zk-obszar małej l.cykli;Zo-obszar granicznej wytrz.zmęczeniowej. W obszarze Zk odstępy między cyklami mogą być znaczne ale cykli jest mało,okres żywotności może być długi dla Zk sporządza się wykres odkształcenia cyklicznego (ε) od da dla odc. Statycznego.
Zk-obszar małej l.cykli;Zo-obsz.granicz.wytrzymał;ZZ-obsz.nieogran.
wytrzymałości
Równanie Mansona-Cooffina-służy do opisu zachowania się materiału w obszarze Zk
Nkdelta εpi=C ; N-liczba cykli niszczących,K i C –stałe materiałowe
Dla dużej grupy materiałów odkształca się makroplast. K-1/2,a stała C wyznacza się z początkowego Fo i Fu pola przekroju próbek w stat. Próbie rozciągania N1/2delt. εpi=1/2lnFo/Fu
Obl.trwałości zmęczeniowej:
(Nk-nk)<współ.wzgędnej trwałości zmęczeniowej>=f(nw/Nw)<stopień uszkodzenia>
(Nk-nk)/Nk-liczba zmian odc.,odpowiadające napr. dwdk na linii zmęczeniowej; dk-od 2 obc.;nw-oznacza liczbę zmian odc. początkowych;nk-l.cykli przy której elem. Odc. dk ulegnie zniszczeniu; dk może być <> dw lub =Zk
1.9.Elem. mech. pękania-łączy zagadnienia materiałoznawcze i wytrzymałościowe jej treścią jest analiza pól naprężeń i odkształceń w strefie jej pękania. Zajmuje się badaniem wytrzymałościowego zachowania się elementu z pęknięciami określonych war. Obciążenia i podaje ilościowe związki opisujące to zachowanie.
Współczynnik intensywności naprężeń: k=d*(лl)1/2 <KN/mm^2>zależy od wartości i rodzaju obciążenia w geometrii pęknięcia i geom. elementu.Wzór ten jest dla nieskończenie wielkiej płytki z małym środkowym pęknieciem o dł. 2l. ...
kod.krzysiek