ДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ НАГРУЗОК

Основные понятия и определения

Динамические напряжения возникают в деталях машин и приборах в результате действия переменных циклических нагрузок (например, в деталях двигателя внутреннего сгорания) или во вращающихся деталях, находящихся под действием постоянной нагрузки. Рассмотрим в качестве примера вагонную ось (рис. 19.1). В поперечном сечении действует изгибающий момент Ми = Ра.

Вагонная ось

Рис. 19.1. Вагонная ось

В произвольной точке Л сечения (см. рис. 19.1, 6) возникает нормальное напряжение

При вращении оси точка А перемещается по окружности; напряжение в этой точке сечения изменяется по синусоидальному закону (см. рис. 19.1, в). Амплитудное значение напряжения равно

Разрушение деталей при переменной циклической нагрузке происходит при значительно меньших напряжениях, чем при статической нагрузке.

Разрушение начинается с образования микротрещины, которая зарождается в зоне концентрации напряжений, обусловленной конструктивными, технологическими или структурными факторами.

При многократном изменении напряжений микротрещина разрастается. Материал на соприкасающихся поверхностях в результате их многократного воздействия друг на друга истирается. Сами поверхности становятся блестящими со следами износа.

В последней стадии развития трещины сечение настолько уменьшается, что наступает внезапное разрушение, как правило, без заметных пластических деформаций. Поверхность излома имеет крупнозернистую структуру, характерную для хрупкого разрушения. Зона распространения трещин и зона хрупкого разрушения отчетливо видна на рис. 19.2.

Развитие микродефекгов и разрушения в сечениях вала и рельса

Рис. 19.2. Развитие микродефекгов и разрушения в сечениях вала и рельса

Разрушение вала началось с трещины (см. рис. 19.2, а), возникшей у поверхности, а разрушение рельса (см. рис. 19.2, б) — в результате развития трещины, образовавшейся внутри сечения вследствие местного дефекта. В обоих случаях разрушение произошло в результате постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений.

Переменные напряжения могут иметь как циклический, так и нециклический (произвольный) характер изменения во времени. Под цикличностью напряжения понимается их повторяемость в определенной последовательности. Циклом называется совокупность значений напряжений за один период их изменения.

Цикл (рис. 19.3, а) характеризуется:

  • 1) максимальным и минимальным напряжением amax, amjn в алгебраическом смысле;
  • 2) средним напряжением ош и амплитудой цикла а;

3) коэффициентом асимметрии цикла R

Циклы, имеющие одинаковые значения R, называются подобными. Из формул (19.2) следует

Цикл напряжений

Рис. 193. Цикл напряжений

Значение R = -1 соответствует симметричному циклу (см. рис. 19.3, б); R = 0 - пульсационному (см. рис. 19.3, в). Постоянное напряжение можно рассматривать как цикл с R = 1 (см. рис. 19.3, г).

Любой несимметричный цикл (см. рис. 19.3, а) можно представить как сумму симметричного цикла с амплитудой оа и постоянного напряжения, равного ат.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >