Напряжения переменные во времени (стр. 8 из 8)

Определяем максимальное напряжение цикла, т. е. величину т при наибольшем открытии клапана,

когда

Среднее напряжение цикла

;

амплитуда цикла

Полагая, что предел выносливости

определен на образцах того же диаметра и с тем же состоянием поверхности, что и проволока, из которой изготовлена пружина, принимаем

Коэффициент запаса усталостной прочности определяем по формуле (23.15):

Где

Коэффициент запаса по текучести

Способы повышения циклической прочности.

Большое влияние на предел выносливости оказывает коррозия металла. Следует поговорить о специальной обработке, повышающей усталостную прочность.

В промышленности уже давно и весьма широко применяются методы поверхностного упрочнения деталей, работающих в условиях циклических напряжений (рессоры и полуоси автомашин, зубья шестерен, винтовые клапанные пружины и пр.). Эта специальная поверхностная обработка не преследует целей общего изменения прочностных показателей металла. Речь идет именно об усталостном упрочнении, часто в сочетании с требованиями износостойкости. К числу таких методов, применяемых в различных сочетаниях, относятся химико-термические (азотирование, цементация), поверхностная закалка токами высокой частоты и наклеп поверхностного слоя обкаткой роликами или обдувом дробью.

Поверхностная обработка создает двоякий эффект. Во-первых, повышается прочность поверхностного слоя, но сохраняется вязкость нижележащих слоев, а во-вторых, в поверхностном слое создаются остаточные сжимающие напряжения, препятствующие образованию трещины. В результате обработки предел выносливости в оптимальных случаях может увеличиться в несколько раз, а долговечность детали — в десятки раз. Причем наибольший эффект поверхностная обработка дает для деталей, имеющих заметную концентрацию напряжений.

Теоретический анализ усталостной прочности связан с большими трудностями. Природа усталостного разрушения обусловлена особенностями молекулярного и кристаллического строения вещества. Поэтому схема сплошной среды, которая с успехом применялась в рассматривавшихся до сих пор задачах, в данном случае (и вообще в вопросах разрушения) не является удовлетворительной основой для исследования. Для создания достаточно стройной теории усталостной прочности необходимо проникнуть в особенности строения кристаллов и межкристаллических связей с последующим привлечением аппарата статистики и теории вероятности. Однако в настоящее время физические основы теории твердого тела не находятся еще на такой стадии развития, чтобы на их базе можно было создать методы расчета на усталостную прочность. Поэтому приходится, сохраняя предпосылки механики сплошной среды, идти по пути накопления экспериментальных фактов, из совокупности которых можно было бы выбрать подходящие правила как руководство для расчета. Объединение и систематика экспериментальных данных и представляют собой в настоящее время содержание теории усталостной прочности.

Литература:

1. Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов, Москва «Высшая школа», 1975 г., 654 с.

2. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов, Москва «НАУКА», Главная редакция физико-математической литературы, 1979 г.,559 с.