Дата введения 01.07.83

Настоящий стандартустанавливает методы расчета следующих характеристик сопротивления усталостидеталей машин и элементов конструкций, изготовленных из сталей, в много- ималоцикловой упругой и упругопластической области:

- медианных значений пределоввыносливости на базе 10⁷ циклов;

- пределов выносливости длязаданной вероятности разрушения на базе 10⁷ циклов;

- коэффициента вариациипределов выносливости;

- показателя наклона левойветви кривой усталости в двойных логарифмических координатах

- абсциссы точки перелома кривойусталости;

- коэффициентачувствительности к асимметрии цикла напряжений;

- предельных амплитуд приасимметричных циклах нагружения;

- параметров уравнения кривоймалоцикловой усталости (в пределах до 10⁵ циклов) при: растяжении -сжатии, изгибе и кручении,

- симметричных и асимметричных циклахнапряжений или деформаций, изменяющихся по простому периодическому закону спостоянными параметрами,

абсолютных размерах поперечного сечениядетали до 300 мм,

наличии и отсутствии концентрациинапряжений,

температуре от минус 40°С до плюс 100°С,

наличии и отсутствии агрессивной среды,

частоте нагружения в пределах 1 - 300 Гц.

Стандарт не распространяется на методырасчета характеристик сопротивления усталосп сварных конструкций и ихэлементов.

Область применения стандартаограничивается случаями, для которых в тексте стандарта приложений имеются всеисходные и справочные данные.

Выбор требуемой номенклатурыхарактеристик сопротивления много- и малоцикловой усталости определяется вкаждом конкретном случае задачами и методом расчета по действующим отрасляхнормативно-техническим документам.

Термины, определения и обозначения,применяемые в стандарте, - по ГОСТ23207.

Обозначения, применяемые в стандарте,приведены в приложении1.

Размерность напряжений - МПа,геометрических размеров - мм.

Настоящий стандарт унифицирован состандартами ГДР ТГЛ 19340/03 и ТГЛ 19340/04.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВВЫНОСЛИВОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Определение медианных значенийпределов выносливости

Медианные значения пределов выносливостидеталей машины в номинальных напряжениях  (соответствующиевероятности разрушения Р = 50%) определяют с учетом коэффициента снижения предела выносливости К по формулам:

- при растяжении - сжатии илиизгибе

,                                                                                             (1)

,                                                               (2)

,                                                                                         (3)

- при кручении

,                                                                                               (4)

,                                                                (5)

.                                                                                           (6)

Медианные значения пределов выносливостидеталей ,  полученные поформулам (1) и (4) для Р = 50%, используют для оценки пределов выносливости деталей при любой заданнойвероятности разрушения (разд. 2и 3).

Примечания:

1. При наличии коррозионных воздействий в формулы (2) и (5)вместо K_Fследуетподставлять значения K_кор

2. При отсутствии экспериментальныхданных ориентировочно величины , допускается оценивать на основе соотношений:

,                                                                  (7)

где  - среднее значениепредела прочности стали данной марки, определенное на образцах, изготовленныхиз заготовок диаметром d, равным абсолютному размерурассчитываемой детали, МПа;

.                                                                                           (8)

1.2.Определение эффективных коэффициентов концентрации напряжений Кσ, Кτи отношений Kσ/Kdσ, Kτ/Kdτ

1.2.1.Коэффициенты К_σ, К_τ и отношения K_σ/K_dσ, K_τ/K_dτ определяют поэкспериментальным данным или путем расчета.

1.2.2. Определение К_σ , К_τ, K_σ/K_dσ и K_τ/K_dτ - по экспериментальным данным.

Коэффициенты К_σ, К_τ могут определяться экспериментальнона геометрически подобных образцах диаметром d или толщиной h поперечного сечения не менее 40 мм, если d или h рассчитываемойдетали превышают это значение. Если d или h рассчитываемойдетали меньше 40 мм, то при экспериментальном определении К_σ, К_τ целесообразно вестииспытания на натурных деталях или моделях тех же поперечных размеров.

Для ряда деталей экспериментальнополученные значения К_σ, К_τ и K_σ/K_dσ, K_τ/K_dτ приведены в приложении 2 (черт. 1-7, 13-16).

Значения (K_σ/K_dσ)₀для валов с напрессованными деталями (при наличиикоррозии трения) при изгибе представлены на черт. 1 приложения 2.

При σ_B > 500 МПа и ρ < 30 МПа следует учитывать соответствующие поправочныекоэффициенты  и  (черт. 2, 3) и определять значения K_σ/K_dσ по формуле

.                                                      (10)*

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

*Формула 9. (Исключена, Изм. № 1).

1.2.3. Определение К_σ, К_τи K_σ/K_dσ, K_σ/K_dσ методом расчета

1.2.3.1. КоэффициентыК_σ, К_τ, K_dτ., K_dσи отношение  в случае отсутствияпрямых экспериментальных данных могут быть вычислены по формулам (при известныхзначениях v_σ , v_τ , α и G):

,                                                    (11)

,

,                                                              (12)

,                                                             (12а)

где  - значениеотносительного критерия подобия усталостного разрушения для гладкого (безконцентрации напряжений) образца диаметром d_гл, мм.

Определение относительного критерияподобия усталостного разрушения Θ, величин v_σ, v_τ и функции F(Θ , v) приведенов пп. 1.5и 1.8.

1.2.3.2. Если известны тольковеличины α_σ, α_τи , то К_σ или К_τ вычисляют приближенно по формулам:

;                                                                                                 (13)

,                                                                                                  (14)

Коэффициент n вычисляют по формуле

                                                                             (15)

или по черт. 14приложения 2 в зависимости от значений относительного градиента напряжений  (мм^-1),вычисленного по формулам, приведенным в табл. 1, и предела текучести σ_т (МПа).

Таблица 1

Примечание.

1.2.3.3.В приближенных расчетах значения К_σ и К_τ вычисляют по формулам:

К_σ =1 + q(α_σ-1),                                                                                        (18)*

К_τ =1 + q(α_τ-1),                                                                                        (19)

где значения коэффициентовчувствительности металла к концентрации напряжений q определяют по черт. 15приложения 2.

1.3. Определение коэффициентов К1

1.2.3.1.-1.3. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.3.1.Коэффициент К₁ длялегированных сталей определяют по черт. 16 приложения 2 или по формуле

 для d ≤ 150 мм,                                                           (20)

где d₀ = 7,5 мм - диаметр гладкого лабораторного образца;

K₁ = 0,74 для d >150 мм.

Для углеродистых сталей К₁ = 1.

1.3.2, 1.3.3. (Исключены,Изм. № 1).

*Формулы 16 и 17. (Исключены, Изм. № 1).

1.4.Определение теоретических коэффициентов концентрации напряжений ασ,ατ

1.4.1. Коэффициенты α_σ, α_τ определяют потеоретическим решениям или на основе измерений с помощьюполяризационно-оптического метода, тензометрирования и т.п. (приложение 3, черт. 1-47).

1.4.2. Для определениятеоретических коэффициентов концентрации напряжений в деталях, изображенных втабл. 2, могут быть использованы также номограммы, приведенные на черт. 48 и 49 приложения 3.

Примечания:

1. Пример использования номограмм для элементов сдвусторонней внешней выточкой при изгибе.

Дано: ρ = 2,5мм; t = 15 мм; а = 95мм.

Находим  = 2,45;  = 6,16.

Как вытекает из табл. 2, для  нужно воспользоватьсярядом чисел b, а для  - кривой 2. По черт. 48 от абсциссы  =6,16 начинаемдвигаться по вертикали вверх до пересечения с кривой 2. Затем налево проводимгоризонтальную линию до пересечения с осью ординат. Точку пересечения соединяемс точкой  =2,45, находящейся нагоризонтальной оси, при этом отсчет производим по ряду чисел b. Прямая касается круга, указывающего коэффициент концентрации α_σ = 4,28.

2. Пример использования номограммы для элементов с внешнейвыточкой и осевым отверстием при изгибе.

Дано: ρ = 4 мм; а = 13 мм; t = 36 мм; r = 25 мм.

Находим  = 3,  = 1,80,  =2,50.

Как указано в примере 1 при  (ряд чисел b) и  (кривая 5) на черт. 48 находим  = 3,60. Это будет теоретический коэффициентконцентрации напряжений при большом осевом отверстии .

Теперь переходим к черт. 49 и смещаемся вверх по вертикали при значении  = 2,50 до пересеченияс кривой 2, затем налево по горизонтали до пересечения с осью. Точкупересечения соединяем с прямой  = 3,60, лежащей на другой оси. Круг,которого касается эта прямая, дает α_σ= 2,08.

Таблица 2

Конструктивные случаи для определения теоретическихкоэффициентов концентрации α_σ и α_τ пономограмме (приложение 3, черт. 48, 49)

1.4.3. При обработкерезультатов на ЭВМ коэффициенты концентрации напряжений α_σ для деталей, указанных на черт. 20-22, 27 и 28приложения 3, вычисляют по формуле

где коэффициенты A, B, С и Z определяютпо табл. 3 (а = d/2 или а= b/2),а в остальных случаях α_σ определяют поформулам, приведенным на черт. 1-3, 6-11, 14-19 приложения 3.

Примечание. Формула (25) являетсяприближенной и дает отклонения до 10 %-20 % в запас прочности.

*Формулы 21-24. (Исключены, Изм. № 1).

Таблица 3

Значения коэффициентов для вычисления α_σ по формуле (25)

1.5. Определение значения относительногокритерия подобия усталостного разрушения

1.5.1. Относительный критерий подобия 0вычисляют по формуле

 

                                                                               (26)

L выражается в мм,

 выражается в мм^-1.

Значения функции  приведены в табл. 4или черт. 1приложения 4.

Таблица 4

Значения функции F (Θ, v)

В формуле для определения F(Θ, v) параметр vпринимает значения v_aσ при изгибе ирастяжении-сжатии и v_τ - прикручении.

1.6.Определение параметра L

1.6.1. При круговом изгибе илирастяжении-сжатии, а также при кручении круглых стержней с кольцевымиканавками, с переходом от одного сечения к другому по галтели, с резьбой илигладких L =πd. При изгибе в одной плоскости круглых стержней L = 0,08 πd.

Если при растяжении-сжатии или изгибедеталей только часть периметра рабочего сечения прилегает к зоне повышеннойнапряженности, то L вычисляют поформулам, приведенным на черт. 2 приложения4.

1.7.Определение относительного градиента первого главного или касательногонапряжений ,

Относительные градиенты напряжений , определяют по формулам, приведенным в табл. 1.

1.8. Определение коэффициентовчувствительности металла к концентрации напряжений и масштабному факторуvσ и vτ

1.8.1. Значения v_σ, v_τ определяют по совокупности результатов испытаний наусталость образцов различных форм, размеров, уровней концентрации напряжений,изготовленных из металла одной плавки и испытанных при различных видахнагружения.

1.8.2. При отсутствии опытныхданных для конструкционных сталей величину v_σ приближенновычисляют по формуле

v_σ = 0,211 - 0,000143 σ_в при σ_в≤ 1300 МПа,

v_σ = 0,025 при σ_в > 1300 МПа.                                                               (27)

При кручении дляконструкционных сталей величину v_τ приближенно принимают равной

v_τ = l,5 ∙ v_σ.                                                                                               (28)

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.9.Определение коэффициентов влияния шероховатости поверхности КFσ, КFτ

1.9.1. Значения коэффициента К_Fσ, характеризующего снижение пределов выносливости приухудшении качества обработки поверхности в зависимости от предела прочности и чистотыповерхности, для изгиба и растяжения-сжатия, определяют по черт. 3 приложения 4 или вычисляют по формуле

К_Fσ = 1 - 0,22 ∙ lg R_z(lg - 1)   (σ_в в МПа).                                          (29)

1.9.2. Значения коэффициента К_Fτ вычисляют по формуле

К_Fτ = 0,575 ∙ К_Fσ +0,425.                                                                        (30)

1.10.Определение коэффициента Kкор

1.10.1. Коэффициент К_кор, характеризующийснижение предела выносливости от влияния коррозии до испытания на усталость,приведен в зависимости от предела прочности на черт. 4 приложения 4.

На кривых указано количестводней, в течение которых образец подвергался воздействию коррозионной среды(пресной воды) до испытания на усталость.

1.10.2. Влияние коррозии приодновременном действии коррозионной среды и переменных напряжений представленов виде зависимости коэффициента K_кор отпредела прочности стали на черт. 5приложения 4.

1.10.3. Коэффициенты K_кор соответствуют определенной частоте испытания и числуциклов, указанных в подрисуночных подписях. При других частотах и базахиспытания следует вводить поправки в соответствии с экспериментальными данными.

1.11.Определение коэффициента влияния поверхностного упрочнения Kv и коэффициентаанизотропии KА

1.11.1. Методика определениякоэффициента влияния поверхностного упрочнения K_v приведена в приложении 5.

1.11.2.Коэффициенты анизотропии, приведенные в табл. 5, учитывают, если первое главноенапряжение при изгибе и растяжении-сжатии направлено перпендикулярнонаправлению прокатки материала.

При кручении анизотропию неучитывают.

Таблица 5

Значения коэффициентов анизотропии K_А

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ИЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ЗАДАННОЙ ВЕРОЯТНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ [σ_-1Д]р

2.1. При наличии достаточного объема статистическойинформации для оценки коэффициента вариации пределов выносливости деталей машин( или ), используя вычисленное для заданной базы по формуле (1) или (4) медианное значениепредела выносливости детали (, или  ), определяют пределы выносливостидетали на той же базе для любых заданных вероятностей разрушения Р в предположении справедливостинормального закона распределения по формулам:

,                                                                 (31)

,                                                                   (32)

где z_p - квантиль нормального распределения, соответствующаязаданной вероятности разрушения Р.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВАРИАЦИИ ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ
ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

3.1. Коэффициент вариации пределавыносливости детали вычисляют по формуле

,                                                                                            (33)

где  и- среднее квадратическое отклонение и среднее (насовокупности всех плавок) значение предела выносливости детали соответственно.

Результирующий коэффициент вариациипредела выносливости детали при отсутствии сварки, поверхностного упрочнения ипри стабильной технологии вычисляют по формуле

,                                                                        (34)

,                                                                                               (35)

;                                                                  (36)

,                                                                                        (37)

При нестабильной технологии,неоднородности свойств металла, наличии остаточных напряжений и технологическихдефектов коэффициенты вариации предела выносливости деталей  определяют путемпроведения усталостных испытаний деталей.

3.2.Определение коэффициентов вариации

3.2.1. При достаточно стабильнойтехнологии, однородности свойств металла в объеме детали, отсутствии остаточныхнапряжений коэффициенты вариации максимальных разрушающих напряжений  вычисляют по формуле

.                                                                                          (38)

3.3.Определение коэффициентов вариации

Коэффициент  определяют постатистическим данным о межплавочном рассеянии пределов выносливости поформулам (35)-(37).

Если данных по межплавочному рассеяниювеличин  нет, то, учитываяпрактически линейную зависимость между пределами выносливости и пределамипрочности, в первом приближении допускают

 =

где  - коэффициентвариации предела прочности металла на множестве всех плавок ( = 0,04-0,10).

3.4.Определение коэффициентов вариации

Колебания радиусов кривизны в зонеконцентрации напряжений ρхарактеризуются коэффициентами вариации v_ρ.Коэффициенты вариации находят по результатам измерения партии деталей (не менее30-50 шт.) в условиях производства.

Среднее значение , среднее квадратическое отклонение s_ρ радиуса кривизны ρ и коэффициент вариации v_ρвычисляют по формулам:

,                                                                                             (39)

,                                                                          (40)

.                                                                                                   (41)

Зависимость α_σ от ρпредставляют функцией

α_σ = φ(ρ).                                                                                                  (42)

Коэффициент вариации  вычисляют по формуле

                                                                                  (43)

где  - среднее значение α_σ, соответствующее ρ= ;

 - абсолютное значение производной, котороесоответствует средним значениям определяющих параметров.

3.4.3. Для нахожденияпроизводной в выражении (43) допускается осуществлять линейную аппроксимациюфункции (42) в окрестности заданных значений параметров, используя уравнениепрямой, проходящей через две точки

,                                                                      (44)

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕПАРАМЕТРОВ КРИВЫХ УСТАЛОСТИ m И N_G И КОЭФФИЦИЕНТОВЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К АСИММЕТРИИ ЦИКЛА НАПРЯЖЕНИЙ Ψ_σ И Ψ_τ

4.1. Для расчета на прочностьлевую наклонную часть кривой усталости представляют в виде

,                                                                                   (45)

4.2. ВеличинаN_G в большинстве случаев колеблетсяв пределах N_G = 10⁶ - 3 ∙ 10⁶ циклов. Врасчетах на прочность при переменных напряжениях, когда отсутствуют данныенатурных усталостных испытаний, принимают в среднем N_G =2∙ 10⁶ циклов.

4.3. Величины m для деталей изменяются в пределах 3-20, при этом сростом коэффициента снижения предела выносливости K уменьшаетсяm. Зависимость между K и m принимают приближенно в виде

,                                                                                                     (46)

где

                                                                            (47)

4.4. Значения Ψ_σ и Ψ_τ вычисляют по формулам:

Ψ_σ = 0,02 + 2 - 10-4  σB,                                                                         (48)

Ψ_τ = 0,01 + 10-4 - σB,                                                                              (49)

где σ_B в МПа.

Для деталей с концентрациейнапряжений коэффициенты влияния асимметрии цикла  и  вычисляют поформулам:

,                                                                             (50)

где K- коэффициент, определяемый по формулам (2), (5).

Для легированных сталейдопускается вычислять коэффициенты  и  по формулам:

,                                                                                  (51)

,                                                                                   (52)

4.5. Предельные амплитуды длядеталей при асимметричном цикле нагружения вычисляют по формулам:

,                                                                             (53)

,                                                                                (54)

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЯ
МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ

5.1. Расчет малоцикловой долговечностивыполняется на основе анализа местных деформаций. К малоцикловой относятобласть чисел циклов до разрушения < 5 ∙ 10⁴-10⁵,когда становится выраженным упругопластический характер деформированногосостояния конструкции. Рассматривают условия нагружения, при которыхмаксимальные деформации достигают 0,5 %-1,0 %.

5.2. При определениималоцикловой долговечности и оценке накопления повреждений должны бытьследующие данные:

- циклические упругопластические иодносторонне накопленные деформации в максимально напряженных зонахконструкции:

- располагаемая пластичность материала ε_f;

- кривая малоцикловой усталостиконструкционного материала (N =f(ε)^(k)).

5.3.Определение напряжений и деформаций

5.3.1. Напряженно-деформированноесостояние и его поцикловое изменение в максимально напряженных зонахконструкции определяют расчетным или экспериментальным методами, в том числе поданным тензометрических измерений на моделях и натурных конструкциях длязаданных или эквивалентных нагрузок.

5.3.2. Расчетное определениенапряженно-деформированного состояния элементов конструкций выполняетсярешением соответствующих задач малоциклового нагружения в циклической упруго-пластическойпостановке либо в замкнутой форме, либо численными методами.

5.3.3. Для приближенных оценокмалоцикловой прочности элементов конструкций, работающих при нагрузках,вызывающих в зонах концентрации напряжений выход материала за пределы упругости,деформации и напряжения приближенно определяют с использованиеминтерполяционных зависимостей типа

,                                                                        (55)

,                                                                   (56)

Зависимость используется для α_σ ≤ 3,5. Прибольших значениях α_σприменение формулы дает результаты, идущие в запас прочности.

Для вычисления значения циклическихупругопластических коэффициентов концентрации  и , кроме известных значений теоретического коэффициентаконцентрации α_σ,необходимо знать зависимость напряжения от деформации при циклическомупругопластическом деформировании.

5.4.Определение диаграмм статического и циклического деформирования

5.4.1. Диаграммастатического и циклического деформирования характеризует зависимость напряженияот деформации при статическом или циклическом нагружении. Диаграммыдеформирования определяют по данным испытаний при статическом или циклическомнагружении, проводимых по ГОСТ 25.502 и ГОСТ 1497 .

5.4.2. Аналитически диаграммыциклического деформирования интерпретируют в форме обобщенной диаграммыциклического деформирования. Обобщенная диаграмма циклического деформированияотражает зависимость напряжения от деформации по параметру числа полуцикловнагружения. Диаграмму рассматривают в координатах S- ε (черт. 1).Основное свойство обобщенной диаграммы заключается в том, что для мягкого,жесткого и промежуточных между мягким и жестким нагружениями все конечные итекущие точки диаграмм деформирования k-го полуцикла нагружения, полученные при различныхуровнях исходных деформаций, укладываются на одну и ту же для данного полуцикланагружения кривую. Схема обобщенной диаграммы деформирования приведена на черт.1.

Схема обобщенной диаграммы циклического деформирования

Черт. 1

Исходное нагружение происходит всоответствии с диаграммой статического деформирования О, A_, B_, С, рассматриваемой в координатах σ-е сначалом в точке О. Процессисходного нагружения доводят до определенного значения напряжений и деформаций,например до состояний А, В,С. Таким образом напряжения исходного нагружения составят ,  и , а деформации - ,  и  соответственно. Послеразгрузки, происходящей в соответствии с модулем упругости материала, остаютсявеличины пластических деформаций ,  и . Исходноенагружение и разгрузка образуют нулевой (k = 0) полуцикл нагружения.

Реверс нагружения происходит по своей длякаждой степени исходного нагружения диаграмме деформирования, достигая,например, состояний D K, N, соответствующих напряжениям ,  и  причем длясимметричного цикла мягкого нагружения , и . Реверсивное нагружение и последующая разгрузка образуютпервый (k = 1) полуцикл нагружения, а совокупность нулевого ипервого полуциклов - первый (N = 1) цикл нагружения.

Обобщенная диаграмма циклического деформированиястроится для каждого отдельного полуцикла нагружения в координатах S- ε с началом в точке разгрузки и для каждогорассматриваемого состояния нагружения. Для первого (k = 1) полуцикла нагружения (при исходных уровняхнапряжений ,  и  начало координат S- ε помещают в точки А, В, С. При этом кривая деформированиярассматриваемого полуцикла включает в себя участок нагружения этого полуцикла иучасток разгрузки предыдущего.

Для построения обобщенной диаграммыциклического деформирования точки начала разгрузки для данного полуцикланагружения совмещают. На правой части черт. 1 для k-1 точки А,В, С совмещены и образована единая зависимость междунапряжениями и деформациями A, B, C, D, K, N.

Аналогичные построения делают и дляпоследующих полуциклов нагружения. В общем случае, в связи с процессамициклического упрочнения или разупрочнения материала, обобщенные диаграммыдеформирования для различных полуциклов нагружения отличаются друг от друга.Обобщенная диаграмма циклического деформирования оказывается неизменной(начиная с k = 1) только для циклически стабильных материалов.

5.4.3. Для приближенныхрасчетов допускается использовать диаграммы циклического деформирования,образуемые удвоением статической диаграммы деформирования материала.

5.4.4. Аппроксимация диаграммдеформирования выполняется для расчетных приложений степенными функциями:

                                                       (57)

,

При этомциклический модуль упрочнения имеет вид:

                          (58)

дляциклически упрочняющихся материалов, для которых m^(k-1) < m^(k)

                        (59)

дляциклически разупрочняющихся материалов, для которых m^(k-1) > m^(k)

                                 (60)

дляциклически стабилизирующихся материалов, у которых m^(k-1) = m^(k)

При линейной аппроксимации диаграммыстатического и циклического деформирования имеют вид:

                       (61)

(при σ⁽⁰⁾>  и S^(k) > ),

5.4.5. По статическим диаграммам деформирования определяют пределыпропорциональности, текучести и прочности, равномерное и общее удлинение ( ГОСТ 1497 ), по диаграммам циклического деформирования - пределыпропорциональности и текучести по параметру числа циклов или полуцикловнагружения, коэффициенты , α, β, характеризующие сопротивлениециклическому деформированию, циклическое упрочнение, разупрочнение,стабилизацию.

5.4.6. Коэффициент  характеризует связь между деформациейисходного нагружения е⁽⁰⁾ и шириной петли гистерезиса δ⁽¹⁾ впервом полуцикле при мягком нагружении. Определяют из выражения

 = δ⁽¹⁾/ (е⁽⁰⁾ - ).                                                                                (62)

Полученную совокупностьэкспериментальных величин  (по результатамиспытания серии порядка 5-10 образцов при различных значениях исходнойдеформации е⁽⁰⁾)обрабатывают с использованием метода наименьших квадратов или другим способомосреднения.

5.4.7. Коэффициенты α и β определяют по полученным при мягком нагруженииэкспериментальным данным lg δ^(k) - lgk (для случая циклического упрочнения) иlg δ^(k) - k (для циклического разупрочнения).Величины α или β для рассматриваемого образцавычисляют по формулам (черт. 2):

                                          (63)

где δ^(k) - ширина петли гистерезиса в k-м полуцикле нагружения.

Зависимость ширины петли гистерезиса от числаполуциклов нагружения

а -циклическое упрочнение; б - циклическоеразупрочнение

Черт. 2

Для расчетов в заданном диапазонемаксимальных деформаций рекомендуется применять средние коэффициенты α и β, полученные при различных значениях исходных деформаций взаданном диапазоне.

5.5.Определение располагаемой пластичности материала

5.5.1. Располагаемуюпластичность материала (ε_f )определяют как

,                                                             (64)

5.6.Определение кривой малоцикловой усталости

5.6.1. Кривуюмалоцикловой усталости определяют экспериментально по результатам испытанийсерии образцов при жестком нагружении по ГОСТ 25.502 . Результаты представляют в виде зависимостидолговечности от циклической упругопластической или пластической деформации.

5.6.2. Аналитически кривуюмалоцикловой усталости выражают уравнениями:

,                                                                                          (65)

,                                                                                                                 (66)

.                                                (67)

При этом зависимость долговечности отциклической пластической деформации () используют в диапазоне чисел циклов < 10³ - 5∙ 10³.

Зависимость долговечности от циклическихупругопластических деформаций (ε^(k) применяют во всем малоцикловом диапазоне чисел цикловнагружения (< 5 ∙ 10⁴ - 10⁵).

Коэффициенты в уравнениях определяют поэкспериментальным данным о долговечности при малоцикловом нагружении ссимметричным циклом деформаций.

5.6.3. Для приближенных расчетов кривоймалоцикловой усталости используют корреляционные зависимости, устанавливающиесвязь характеристик сопротивления малоцикловой усталости с прочностью ипластичностью материала при статическом разрыве образца. При этом принимаютследующие значения коэффициентов уравнений кривой малоцикловой усталости:

;

.

Показатель μ доя широкого круга конструкционныхсталей и сплавов, в первом приближении, равен 0,5-0,6.

Графики, соответствующие уравнениям (65)- (67) с учетом величин коэффициентов, приведены на черт. 3. Там же даны линии,характеризующие первое и второе слагаемые уравнений (66), (67).

Зависимость долговечности от величины пластической (а)
и упругопластической деформации (б,в) в цикле при ε(k) = const

Черт. 3

5.6.4. Для получения расчетныхкривых используют, с целью обеспечения запасов прочности, минимальногарантированные по техническим условиям на материал величины Ψ, σ_B , σ_-1. При наличии статистических данных в расчет вводят характеристики,соответствующие средним за вычетом трех стандартных отклонений.

5.6.5. В области числа цикловнагружения до разрушения 10⁴ циклов асимметрию деформаций приопределении расчетных кривых малоцикловой усталости не учитывают, если е_mах< 0,25ε_f.

При е_mах > 0,25ε_f, вуравнениях кривых малоцикловой усталости используют коэффициенты, равные  и .

При числе циклов нагружения в диапазоне10⁴-10⁵ асимметрию цикла нагружения учитывают способом,аналогичным применяемому в многоцикловой области.

5.6.6. Масштабный эффект,влияние чистоты поверхности, коррозии и т.п. следует оценивать постановкойсоответствующих экспериментов.

ПРИЛОЖЕНИЕ1
Обязательное
ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ

Примечание. При кручении обозначенияаналогичны с заменой σ на τ, например τ_-1?τ_-1ди т.д.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ К_σК_τ ОТНОШЕНИЙ , , КОЭФФИЦИЕНТОВ n, q, К₁,И К₃

Валы с напрессованными деталями при изгибе

σ_в = 500 МПа; Р ≥ 30 МПа; 1 - черезнапрессованную деталь передается сила или момент; 2 - через напрессованную деталь не передается усилий

Черт. 1

Поправочный коэффициент  на предел прочности σ_B (к черт. 1)

Черт. 2

Поправочный коэффициент  на давлениенапрессовки Р (к черт. 1)

Черт. 3

Валы с поперечным отверстием при изгибе

 = 0,05-0,10; 2 -  = 0,15-0,25;

при d= 30-50 мм

Черт. 4

Валы с поперечным отверстием при кручении

= 0,05 - 0,25;

при d = 30-50 мм

Черт. 5

Валы с поперечным отверстием при растяжении-сжатии

 = 0,20-0,45; d = 15 мм;

Черт. 6

Валы с V-образной кольцевойвыточкой

1 -прямобочные и эвольвентные шлицы;
2 - прямобочные шлицы; 3 - эвольвентные шлицы

Черт. 7

КоэффициентыК_σ, К_τдля валовсо шпоночными пазами типов А и В

Черт. 13*

* Черт.8-12. (Исключены, Изм. № 1)

Коэффициенты n

Черт. 14

Коэффициенты q

Черт. 15

Коэффициенты К₁

Черт. 16

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ α_σ, α_τ

Пластины с двухсторонним надрезом при растяжении(черт. 1-3)

Пунктирнаялиния t = ρ -полуокружность; = 0,02-0,30

Черт. 1

0,001 ≤ ρ/D ≤ 0,050

Черт. 2

0,05 ≤ρ/D ≤ 1,00

Черт. 3

Формулы к черт. 1-3

где ;

Пластины типов а и в при растяжении

1-5- пластины типа а (1 - однократный надрез; 2 - двухкратный надрез; 3 - трехкратный надрез; 4 - четырехкратный надрез; 5 - пятикратный надрез); 6 - пластины типа в

Черт. 4

Коэффициент разгрузки γ

Черт. 5

Примечание. Коэффициент у для многократногонадреза находят по диаграммам для однократного надреза при глубине t' = γ ∙ t, где t - глубина многократного надреза, t'- глубина эквивалентного однократного надреза.

Валы с выточкой при растяжении (черт. 6-8)

ρ/d = 0,02 - 0,30

Черт. 6

0,001 < ρ/D< 0,050

Черт. 7

0,050 ≤ ρ/D ≤ 1,00

Черт. 8

Формулы к черт. 6-8

где ,

,

,

, .

Пластины с двусторонним надрезом при изгибе (черт. 9-11)

ρ/d = 0,02-0,30

Черт. 9

0,001≤ ρ/D ≤0,050

Черт.10

0,050≤ ρ/D ≤ 1,00

Черт. 11

Формулы кчерт. 9-11

где ,

Влияние угланадреза на коэффициент концентрации напряжений при изгибе пластины содносторонним надрезом

α_σ - коэффициентконцентрации напряжений для надреза с углом ω= 0 (пунктир на схеме пластины);  - коэфффициентконцентрации напряжений для надреза с углом ωпри тех же размерах

Черт.12

Тонкий листс двухсторонним надрезом при изгибе в плоскости, перпендикулярной плоскостилиста (t/hзначительно)

Черт.13

Валы свыточкой при изгибе (черт. 14-16)

ρ/d =0,02-0,30

Черт. 14

0,001 ≤ ρ/D ≤ 0,050

Черт.15

0,050 ≤ ρ/D ≤1,00

Черт. 16

Формулы кчерт. 14-16

где ,

,

Валы свыточкой при кручении (черт. 17-19)

ρ/d = 0,02 -0,30

Черт. 17

0,001 ≤ ρ/D ≤ 0,050

Черт. 18

0,05 ≤ ρ/D ≤1,00

Черт. 19

Формулы кчерт. 17-19

где ,

Симметричнаяступенчатая пластина с галтелями при растяжении
(по данным поляризационно-оптических измерений)

Черт. 20

Ступенчатыйвал с галтелью при растяжении (сжатии)

Черт.21

Ступенчатаяпластина с галтелями при изгибе (по данным поляризационно-оптических измерений)

Черт. 22

Влияниедлины выступа пластины на коэффициент концентрации напряжений для ступенчатойпластины с галтелями при изгибе (черт. 23-25)

D/d = 1,25

Черт. 23

D/d = 2

Черт. 24

D/d = 3

Черт. 25

Ступенчатаяпластина с эллиптической галтелью при изгибе

D/d = 3 (по даннымполяризационно-оптических измерений)

Черт. 26

Ступенчатыйвал с галтелью при изгибе

Черт. 27

Ступенчатыйвал с галтелью при кручении (измерения по методу электрических аналогий)

Черт. 28

Тонкаяпластина ограниченной ширины с поперечным отверстием при растяжении (теоретическоерешение)

Черт. 29

Тонкаяпластина неограниченной ширины с поперечным отверстием при изгибе (теоретическоерешение)

Черт. 30

Тонкаяпластина ограниченной ширины с поперечным отверстием при изгибе

Черт.31

Вал споперечным отверстием при изгибе (измерения с помощью тензометров)

Черт.32

Пластины сТ-образной головкой

 (черт. 33-37)

 

ρ/d =0,050(измерения с помощью поляризационно-оптического метода)

Черт.33

ρ/d = 0,075

Черт.34

ρ/d =0,1

Черт. 35

ρ/d =0,2

Черт. 36

Примечание. Координата точки приложениясосредоточенной силы Р/2 пооси X-переменная

Черт. 37

Пластина споперечной прорезью при изгибе

Черт. 38

Пластина споперечной прорезью при растяжении

.

.

Черт. 39

Пластина содносторонним надрезом при изгибе

 

Черт. 40

Пластина сэксцентрично расположенным отверстием толщиной h при растяжении

.

 

Черт.41

Вал споперечным отверстием при растяжении(1) и изгибе (2)

Черт.42

Вал с пазомдля призматической шпонки при кручении

Черт. 43

Кольцо снаружной единичной нагрузкой Р

.

Черт.44

Уголок сравными по толщине полками при изгибающем моменте Р ∙ е

Черт.45

Уголок снеравными по толщине полками при изгибе от единичной нагрузки Р

Черт.46

Уголок сприблизительно равными по толщине полками при изгибе от единичной нагрузки Р

Черт. 47

Номограммадля определения теоретического коэффициента концентрации

Черт. 48

Номограммадля кольцевых выточек с осевым отверстием

Черт. 49

ПРИЛОЖЕНИЯ 1-3. (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Обязательное
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ФУНКЦИИ F (Θ , v), ПАРАМЕТРА L,КОЭФФИЦИЕНТА ВЛИЯНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ К_F И КОЭФФИЦИЕНТА К_кор

Значенияфункции F (Θ , v)

Черт. 1

Схемы к определению параметра L

Черт. 2

Значения коэффициентов K_F

Черт. 3

Примечание. При наличии окалины используютнижнюю прямую (R_z = 200 мкм).

Влияние коррозии доиспытания на усталость на предел выносливости стальных образцов (при изгибе с вращениемна базе 10⁷ циклов при частоте нагружения 30-50 Гц)

Черт. 4

Влияние коррозии в процессеиспытания на предел выносливости стальных образцов при изгибе с вращением(осредненные кривые) на базе 10⁷ циклов при частоте нагружения 30-50Гц

1 - пресная вода (наличие концентрации напряжений); 2 -пресная вода (отсутствие концентрации напряжений); 3 - морская вода (отсутствиеконцентрации напряжений)

Черт. 5

ПРИЛОЖЕНИЕ5
Рекомендуемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ K_v

1. Коэффициентывлияния поверхностного упрочнения на предел выносливости вычисляют по формуле

,                                                                                          (1)

Средние значения K_V для различных методов поверхностногоупрочнения образцов из углеродистых и легированных конструкционных сталейприведены в табл. 1-3.

Таблица 1

Влияние поверхностной закалки токами высокой частоты
(изгиб с вращением, глубина закаленного слоя 0,9-1,5мм)

Таблица 2

Влияние химико-термической обработки

Таблица 3

Влияние поверхностного наклепа

2. Приведенные в п. 1значения К_V соответствуют оптимальной технологии упрочнения иотсутствию технологических дефектов. При неправильной технологии упрочнения илиналичии дефектов (обрыв поверхностного закаленного слоя в зоне концентрациинапряжений, обезуглероживание поверхностного слоя, шлифовочные прижоги и другиедефекты) может получиться не повышение, а даже снижение пределов выносливости.

Поэтому введение в формулу (2) (см. п. 1.1)коэффициентов K_V возможно только при проведении исследований для обоснованиятехнологических режимов упрочнения применительно к конкретной детали и приполучении стабильного эффекта упрочнения (в смысле повышения пределавыносливости) в условиях производства.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Справочное
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Пример1.

Определить среднее значение и коэффициентвариации предела выносливости вала при изгибе с вращением в месте переходаодного сечения к другому по галтели, показанного на черт. 1.

D = 120мм; d = 100мм; ρ = (10 ± 2) мм

Черт 1

Вал изготовлен из стали 45, σ_в = 650 МПа.

Дано:  = 300 МПа;  = 0,07; поверхностному упрочнению вал неподвергается. Вал изготовлен тонкой обточкой (Rz  6,3 мкм).

Находим значение α_σ по черт. 27 приложения 3.

Для

2. Определяем значение  по формуле табл. 1 настоящего стандарта

;

;

.

 

3. Вычисляем значение Θ.

L = πd=314 мм - при изгибе с вращением круглого вала;

 

4. Для стали 45 можно принять v_σ = 0,211-0,000143∙ 650 = 0,12. По табл. 4 или по черт. 1 (приложение 4) находим при Θ = 12,35; F(Θ , v_σ) = 1,15.

5. Определяем K_σ/K_dσпо формуле (11) настоящего стандарта

 = α_σ ∙F(Θ, v_σ) = 1,62 - 1,15 =1,86.

 

4, 5. (Измененная редакция, Изм. № 1).

6. Для случая тонкой обточки (Rz = 6,3 мкм) по черт. 3 (приложения 4) для σ_в = 650 МПа находим: K_F =0,91.

7. Определяем значение К по формуле (2)настоящего стандарта

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

8. Коэффициент анизотропии К_А= 1, K_V= 1.

9. Коэффициент К₁ = 1.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

10.(Исключен,Изм. № 1).

11. Среднее значение пределавыносливости вала составит:

Коэффициент вариации  находим по формуле (38) настоящего стандарта

Для подсчета коэффициента вариации  находим по черт. 27 (приложения 3) значения α_σ при D/d = 1,2 и двух значениях, близких к 0,1, например при

(ρ/d)₁ = 0,09,  = l,67,(ρ/d)₂ =0,11,  = 1,59.

По формуле (44) настоящего стандарта находим

 

откуда α_σ = 2,03-4 ∙ ρ/d.

По формуле (43) настоящего стандарта получаем

Принимая отклонения радиуса ± 2мм за 3S_ρ,получим:

Из-за отсутствия данных коэффициентвариации  принимаем равным

Общий коэффициент вариации предела выносливостивала составит

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

Пример2.

Определить среднее значение пределавыносливости пластины с отверстием при растяжении-сжатии, показанной на черт.2.

Н = 100мм; α = 10+^0,1мм; t = 12мм.

Черт. 2

Пластина изготовлена из стали марки Ст.3.Rz = 50 мкм.

 = 402 МПа;  = 185 МПа;  = 0,06;  = 270 МПа.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

1. Определяем значение α_σ на черт. 29 (приложения 3)

Для ; α_σ=2,73.

2. Определяем значение  по формуле табл. 1 настоящего стандарта

.

3. Находим коэффициент nпо черт. 14 (приложения 2)

n = 1,12.

4. Определяем коэффициент К_σ по формуле (13)настоящего стандарта

 

5. Определяем параметр v_σ по формуле (27) настоящего стандарта v_σ = 0,211 -0,000143 ∙ 402 = 0,15.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5а. Определяем значения L,  и Θ_ГЛ  для аналогичной пластины без концентратора напряженийпо табл. 1 и приложению 4 (черт. 2) настоящего стандарта

L = 2t = 2 ∙ 12 = 24мм,

 

 

 

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

6. Определяем коэффициент К_dσ по формуле (12)настоящего стандарта

K_dσ = 0,5(1 +) = 0,5(1 + 55^-0,15) = 0,77,

 

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

По черт. 3 (приложение 4) находим K_F=0,89.

Коэффициент Kопределяем по формуле (2) настоящего стандарта

 

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

9. 10. (Исключены, Изм. № 1).

11. Средний предел выносливости пластиныс отверстием вычисляем по формуле (1) настоящего стандарта (коэффициент К₁ = 1 для углеродистых сталей)

 

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

Пример3.

Определить среднее значение пределавыносливости вала с канавкой при кручении (черт. 3).

D =200 мм; d = 180 мм; ρ= (1,8 ± 0,3) мм.

Черт. 3

Вал изготовлен из стали марки 40ХН. σ_в = 820 МПа, σ_т = 650 МПа,  = 240 МПа,  = 0,07; канавкуизготовляют тонкой обточкой и поверхностному упрочнению не подвергают (Rz = 6,3 мкм).

1. Находим значение α_τ по черт. 18 (приложения 3) при

2. Определяем значение q по черт. 15 (приложения 2)

q = 0,96.

3. Величину К_τ определяем по формуле (19) настоящего стандарта

К_τ = 1 + q(α_τ - 1) = 1+ 0,96(2,6-1) = 2,54.

4. Для d = 180 ммпринимаем К₂ = 0,8.

5. Определяем параметры v_σ и v_τ по формулам (27) и (28) настоящего стандарта:

v_σ = 0,211 - 0,000143 ∙ 820 = 0,09,

v_τ = 1,5 - 0,09 = 0,140.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

5.1. Определяем значение Θ_глпо п.1.2.3.1 настоящего стандарта

 

5.2. Вычисляем коэффициент К_dτ по формуле (12) настоящего стандарта

К_dτ = 0,5(1 +  ) = 0,5(1 + 576^-0,14) = 0,71.

5.3. Определяем отношение

 

5.1-5.3. (Введены дополнительно, Изм. № 1).

6. Из черт. 3 (приложения 4) определяемкоэффициент K_F для тонкойобточки (Rz = 6,3 мкм)

K_F=0,89.

7. При отсутствии поверхностногоупрочнения

K_V =1

8. При кручении К_А = 1 (см. п.1.11.2).

9. Коэффициент К равен

К = (3,58+ =3,7.

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

10. Принимаем коэффициент К₁ для d = 180 ммравным 0,74 (п.1.3.1).

11. Вычисляем предел выносливостиматериала заготовки по формуле (6)настоящего стандарта

 = 0,74 ∙ 240 = 178 МПа.

12. Вычисляем средний предел выносливостивала по формуле (4)настоящего стандарта

(Измененнаяредакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Справочное
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТАНДАРТА

Настоящий стандарт являетсяунифицированным стандартом СССР и ГДР, разработанным по плану унификациистандартов двух стран.

В основу стандарта положены методы оценкипределов выносливости и других характеристик сопротивления усталости деталей,вошедшие в стандарты ГДР [1,5-7]и в справочные руководства СССР [2-4].

Излагаются методы оценки медианныхзначений пределов выносливости деталей  и их коэффициентоввариации , что позволяет определять значения пределов выносливости (σ_-1д)р, соответствующие заданной вероятности Р %.

Наиболее точным методом определениякоэффициентов К, отражающихсуммарное влияние всех факторов на пределы выносливости, являетсяэкспериментальный метод (п.1.2.1).

Для расчетного определения эффективныхкоэффициентов концентрации К_σ, К_τиотношений K_σ/K_dσ., K_τ/K_dt предлагаются три метода, изложенные в порядкепредпочтительного использования, зависящего от имеющейся исходной информации.

Первый метод, изложенный в п.1.2.3.1, формулы (11),(12),основан на статистической теории подобия усталостного разрушения [4].Эта теория получила апробирование во многих лабораториях СССР в течениепоследних 20 лет и успешно используется в ряде отраслей машиностроения. Вслучае экспериментального определения коэффициентов v_σ и v_τ путем испытаний на усталость образцов и моделей встатистическом аспекте ошибка в оценке отношений K_σ/K_dσ не превышает 4 % с вероятностью 95 %. При испытанияхпо стандартной методике ограниченного числа образцов каждого типоразмера дляопределения v ошибка непревышает 8 % с вероятностью 95 %.

При затруднениях с определением параметраL, а, следовательно, и критерия подобия Θ, входящего в формулы (11), (12),рекомендуется использовать приближенный метод Зибеля и Штилера, представленныйформулами (13), (14), рекомендуемыйстандартом ГДР TGL 19340. Для этой же цели допускается применение формул(18), (19), основанных наиспользовании коэффициентов чувствительности металла к концентрации напряжений q, рекомендуемых в американской справочной литературе/8/, а также в ряде руководств в СССР. Следует иметь в виду, что формулы (13)-(19) приводят кпогрешностям существенно большим (до 20 %), чем формулы (11), (12).Формулы (29), (30) для коэффициентоввлияния качества обработки поверхности K_Fσ , K_Fτ формула (20) для коэффициентавлияния абсолютных размеров и формула (15) получены разработчиками стандарта ГДР Б. Хенелем, Г.Виртгеном и К. Шустером (Институт легких конструкций г. Дрезден) путемаппроксимации эмпирических графиков, приведенных в TGL 19340.

В разд. 3 стандарта изложен метод оценкикоэффициентов вариации пределов выносливости , вытекающий из теории подобия усталостного разрушения [4].В связи с оценкой коэффициентов  вводят два медианных значения пределавыносливости гладких лабораторных образцов диаметром d₀ = 7,5 мм при изгибе с вращением σ_-1 , , определенное на образцах металла одной плавки, и , определенное на множестве всех плавок металла данной марки.В связи с этим коэффициент вариации  (формулы 35-37) учитывает межплавочный разброс величин .

Известно, что с ростом размеров заготовкипри термообработке снижаются механические свойства металла (σ_в, σ_т, σ_-1),определенные на лабораторных образцах малых размеров ([2],фиг. 41, стр. 129). В связи с этим вводят коэффициент К₁ (формула (3)),равный отношению пределов выносливости  и  определенных налабораторных образцах диаметром d₀ = 7,5мм, изготовленных из заготовок размером d (таким же, как размер натурной детали) и размером 10-20мм соответственно.

Теоретические коэффициенты концентрации α_σ, α_τ предлагаетсяопределять по номограммам и формулам Нейбера, по графикам, приведенным в работе[8],а также по приближенной формуле (25), заимствованной из TGL 19340.Последнюю формулу используют в случае необходимости вычислений α_σ на ЭВМ.

Величины v_σ, v_τ, являющиесяпараметрами уравнения подобия усталостного разрушения [4],характеризуют чувствительность металла к концентрации напряжений и влиянию абсолютныхразмеров поперечного сечения. С ростом v_σ чувствительностьк концентрации напряжений уменьшается, а влияние абсолютных размеров навеличины пределов выносливости усиливается.

Значения v_σ, v_τ находят экспериментально по методике, выбирают 4-5 илиболее типоразмеров образцов с различными значениями критерия подобияусталостного разрушения Θ (так,чтобы диапазон изменения Θ былпо возможности наибольшим). Находят пределы выносливости этих образцов, причемпредпочтительно методом «лестницы» или «пробит» - методом. По найденнымзначениям строят зависимость 1g (ξ - 1) от 1g Θ,соответствующую уравнению подобия [4].

1g (ξ - 1) =- v_σ ∙ 1gΘ,                                                                             (1)

где

Значение  находят путемпредварительного построения зависимости σ_тах = α_σ∙ σ_-1д от 1g Θи ее осреднения. По зависимости (1), найденной методом наименьших квадратов, определяютзначение v_σ.

В случае невозможности проведенияэкспериментов значения v_σ и v_τ определяют по корреляционным зависимостям (27) и (28).

Расчетные характеристики для оценкидолговечности при малоцикловом нагружении определяют применительно к широкоиспользуемому подходу, основывающемуся на учете местных циклических деформацийв конструкциях. Расчет выполняют с привлечением деформационно-кинетическихкритериев малоцикловой прочности, трактующих достижение предельного состояния ввиде критических величин квазистатических и усталостных повреждений и их сумм влинейной форме. Расчет ведут в деформациях (циклических упругопластических иодносторонне накопленных).

Учитывают кинетику односторонне накопленныхи циклических деформаций в процессе нагружения в максимально напряженных зонахконструкции, а также деформационную способность материала при статическом(квазистатическом) и малоцикловом нагружениях. Первая характеризуетсярасполагаемой пластичностью, вторая - кривой малоцикловой усталостиконструкционного материала.

Изменяющиеся от цикла к циклу диаграммыдеформирования используют в форме обобщенной диаграммы, отражающей процессыциклического упрочнения, разупрочнения и стабилизации. Указанная обобщеннаядиаграмма вошла в практику расчетов при малоцикловом нагружении.

Задачу о напряженно-деформированномсостоянии элементов конструкций решают расчетным и экспериментальными методамив циклической упругопластической постановке.

Названные подходы систематически изложеныв ряде изданий [3, 9-11].

БИБЛИОГРАФИЯ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН Академиейнаук СССР, Государственным комитетом СССР по стандартам, Министерством высшегои среднего специального образования СССР, Министерством тракторного и сельскохозяйственногомашиностроения

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН ВДЕЙСТВИЕ ПОСТАНОВЛЕНИЕМ Государственного комитета СССР по стандартам от18.05.82 № 1972

3. Стандарт унифицирован состандартами ГДР TGL 19340/03 и TGL 19340/04

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срокадействия снято по протоколу № 3-93 Межгосударственного совета постандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5-6-93)

7. ИЗДАНИЕ с Изменением №1, утвержденным в декабре 1988г. (ИУС 4-89)