Нестационарные переменные нагрузки

Нестационарные переменные нагрузки

При большинстве усталостных испытаний максимальное напряжение и характер цикла остаются неизменными на протяжении всего испытания. Однако за последние 25 лет было довольно тщательно исследовано также влияние изменения нагрузки в ходе испытаний, при котором проявляется так называемый эффект накопления повреждения. В некоторых случаях нагрузки, отличающиеся от среднего уровня, периодически прикладывались с целью имитации действительного нагружений в условиях эксплуатации для непосредственной оценки влияния изменяющихся переменных нагрузок.

Большинство усталостных испытаний при изменяющейся переменной нагрузке проводилось на полированных образцах малых размеров и имело целью исследование основных соотношений накопления повреждения. Даже при хорошо изученных зависимостях накопления повреждения для более или менее точного расчета прочности конструкции в условиях эксплуатации, на основании данных лабораторных испытаний, необходимо знать закон изменения напряжения в конструкции по времени и располагать испытательными машинами, допускающими воспроизведение этого изменения напряжения в условиях лаборатории. При выполнении этих условий возможна приближенная оценка поведения конструкции при изменяющихся циклах нагружения на основании основных зависимостей, установленных при исследованиях повреждения.

Было испытано большое число полированных образцов для определения влияния циклов перенапряжения или недонапряжения (т. е. переменных напряжений выше или ниже предела выносливости) на предел выносливости исследуемого материала. Некоторые из этих исследований показали увеличение повреждения при увеличении числа циклов перегрузки. С другой стороны, оказалось, что нагружение образца большим числом циклов напряжения немного ниже предела выносливости с последующим нагружением циклами напряжения, увеличивающегося небольшими ступенями, значительно повышает сопротивление усталости. Описанное предварительное нагружение образца несколько меньшим переменным напряжением получило название «тренировки». Некоторые исследователи считают, что такого рода предварительное нагружение деталей конструкции уменьшенным напряжением устраняет пики напряжений в текстуре материала и таким образом повышает его сопротивление усталости. Возможно, что циклы перенапряжения полированных образцов малых размеров ухудшают условия нагружения и понижают сопротивление усталости. Однако вполне возможно также, что незначительное перенапряжение элементов реальных конструкций может оказывать благоприятное влияние. Такое перенапряжение сглаживает пики напряжений благодаря механическому устранению остаточных напряжений и этим повышает сопротивление усталости.

С помощью специальных самопишущих приборов определялось фактическое изменение во времени напряжений в самолетах, судах и конструкциях мостов. В большинстве случаев при этих исследованиях использовались приборы типа счетчиков числа случаев превышения заданной максимальной нагрузки. В некоторых случаях полностью записывалось изменение деформаций во времени.

Анализ данных измерения деформаций в конструкциях железнодорожных мостов при действии подвижной нагрузки показал, что максимальные напряжения в конструкции моста возникают только при проходе наиболее тяжелых поездов, составляющих малый процент от общего числа проходящих поездов. Характер распределения частот максимальных деформаций, полученный при некоторых из этих исследований. Это распределение частот имитировалось при лабораторных испытаниях диаграммой изменения. Данные испытаний, проведенных с небольшим числом образцов, позволили сформулировать эмпирическую гипотезу повреждения материала, которая может быть полезна при решении аналогичных проблем.

Исследования влияния циклов с изменяющимся уровнем напряжений показали, что число циклов до разрушения при одном только максимальном уровне напряжения получается меньше, чем при переменном уровне напряжения. Так как большинство лабораторных испытаний соединений и элементов конструкций производится при неизменных циклах напряжения, то использование этих данных при выборе допускаемых напряжений обеспечивает некоторый дополнительный запас прочности.

Читайте так же:

025 027 035 037 014 031 019 008

Комментарии запрещены.

Явление усталости

019 026 010 047 020 012
Усталость конструкций
Сопротивление усталости