Сопротивления усталости

В предыдущем разделе был представлен один из аспектов решения проблемы повышения безопасности, связанный с учетом влияния истории нагружения, когда реальный процесс представляется формализованными блоками со случайно изменяющимися параметрами.

Еще один эффективный путь решения рассматриваемой задачи связан с переходом от силовых критериев (СК) к деформационным критериям (ДК) сопротивления усталости. Будучи разработанным для моделирования процессов малоцикловой усталости, ДК были распространены на область многоцикловой усталости и в настоящее время являются основой единой методологии прогнозирования долговечности, применяемой западными специалистами .

Основное преимущество деформационных критериев заключается в более высокой достоверности расчета при нестационарном и случайном нагружении. Это связано со следующим:

¾ деформация материала как мера нагруженности связана с природой усталости теснее, чем напряжение;

¾ ДК ближе соответствует процедуре схематизации нагрузок, смысл которой заключается в регистрации замкнутых петель механического гистерезиса;

¾ нестабильность формы кривых деформирования при циклическом нагружении ведет к прогрессивному накоплению систематической ошибки при СК, а для ДК систематическая ошибка стабильна в широком диапазоне интенсивности нагружения.

Среди других преимуществ деформационных критериев следует отметить их:

¾ универсальность, т.е. устойчивость кривой усталости к влиянию таких факторов, как асимметрия цикла, размеры сечения;

¾ простоту и экономичность получения характеристик сопротивления усталости;

¾ хорошую сочетаемость с современными расчетами напряженно–деформированного состояния по МКЭ, при котором определяются истинные деформации элементов конструкций.

По ДК целесообразно рассчитывать элементы конструкций, находящихся в условиях неоднородного напряженного состояния и подвергающиеся в зонах локализации местным пластическим деформациям.

В инженерной практике возможность уточнения прогноза ресурса за счет применения деформационных критериев до сих пор не использовалась, хотя факт боле узкого рассеяния долговечностей при испытаниях образцов в жестком режиме нагружения (контроль деформаций) давно отмечен исследователями. Об этом свидетельствуют усталостные испытания образцов в условиях высоких концентратов напряжений, когда в вершине надреза наблюдается стеснение деформаций, режим нагружения приближается к жесткому и в итоге рассеяние долговечностей уменьшается [17].

Для деформационных критериев параметр , имеющий смысл величины при lgN_A=5, можно принимать вдвое меньше , найденного для силовых критериев (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Отношение параметров базового уравнения (4.2)

Материал
сталь 15Г2АФ	2,13
сталь45	2,17
сталь1Х13	2,00
сталь ЭП-310 Ш	2,20
бронза Бр АЖ9	1,14
чугун СЧ21-40	2,00
сплав ВТ 3-1	1,41
сплав ВТ 3-1	1,34

Предполагая, что на уровне неограниченной долговечности характеристики сопротивления усталости для СК и ДК совпадают, окончательно получаем уравнение:

(6.1)

устанавливающее взаимосвязь между параметрами рассеяния долговечностей при ДК и СК.