Введение к работе
Актуальность проблемы. Детали машин и конструкций в современном оборудовании работают в широком интервале напряжений, зачастую они работают (разрушаются) в диапазоне достаточно высоких напряжений - соответствующих левой части кривой усталости.
Предел усталости ( <51/ ) - величина фиксированная и"ее значения недостаточно для'оценок и прогнозов сопротивления усталости. Поэтому наряду с (У-/ должны рассматриваться и другие показатели, характеризующие процесс усталости. Одним из таких показателей является наклон кривой усталости к оси циклов нагружения, точнее ifld-w = dfy6/dig w . Данный параметр исследовался представителями нескольких школ, занимающихся физикой усталости. Ьтот параметр обычно отображает интенсивность протекания физических процессов "упрочнения - разупрочнения" в поверхностном слое образца (детали) при циклической деформации.
Известно, что в результате релаксации кристаллической решетки, выражающейся в увеличении периода решетки у поверхности, поверхностный слой подвергается пластической деформации ранее основного, металла, здесь зарождаются и продвигаются вглубь очага деформации , происходит повреждение микроструктуры. В связи с этим актуально1 рассмотреть способность' поверхностного слоя образцов (деталей) к накоплению циклической пластической деформации, определяющей повреадаемость собственно микроструктуры -поверхности.
Усталость - сложное явление, которое, как правило, связано с поверхностными процессами, обусловленными различными факторами, одним из которых является концентрация напряжений. В концентраторах активизируются процессы упрочнения-разупрочнения, усиливается повреждаемость поверхности образца (детали). Этот эффект мало изучен, и поэтому постановка такой задачи весьма актуальна.
Настоящая работа посвящена рассмотрению влияния концентраторов-различной остроты и природы на указанные физические процессы, происходящие у поверхности деталей машин и конструкций. Такой подход актуален, поскольку позволяет внести вклад в создание метода более объективной и точной оценки надежности деталей машин и конструкций,-чем существующие методы, основанные на изотропии свойств твердых тел.
Целью настоящего исследования является разработка инженерных методов прогнозирования долговечности деталей машин и конструкций, в основу которых положена поверхностная повреждаемость микроструктуры при изменении концентрации напряжений.
Научная новизна диссертации заключается в исследовании выявленных корреляций:
показателя повреждаемости поверхности сплавов с теоретическим и эффективным коэффициентами концентрации напряжений;
тангенса угла наклона кривой усталости к оси циклов наг-ружения, как наиболее объективного показателя сопротивления усталости, с концентраторами напряжений различной остроты и природы;
- - наклона кривой усталости с эффективным коэффициентом концентрации напряжений;
-долговечности указанных сплавов с теоретическим коэффициентом напряжений.
Полученные зависимости дают возможность установить математическую связь между двумя важнейшими характеристиками, отображающими природу явления усталости, численно выражающуюся новым коэффициентом чувствительности к повреждаемости поверхности сплавов на основе алюминия в условиях концентрации напряжений
f dtge9
Практическая ценность работы заключается в том, что предложена экспресс-методика оценки долговечности .деталей машин и конструкций либо на стадии их проектирования, либо для сравнения о результатами натурных испытаний. Сущность методики в том, что учитывается корреляция двух параметров: наклона левой ветви кривой усталости и повреждаемости микроструктуры поверхности в условиях концентрации напряжений. Ценность для практики заключается и в том, что на'основе исследований решены несколько задач, а именно: оценен ресурс лопаоти винта двигателя экраноплана, выработаны рекомендации по применению различных конструкций узлов зерношлифовальных машин, по определению наиболее нагруженного элемента в конструкции консольного типа пастеризационной ванны для перемешивания молочной смеси. 4
Установлено положительное влияние фиксированного "жесткого" режима лазерной обработки на торможение процессов сопротивления циклическим нагрузкам в области концентратора напряжений, что увеличивает долговечность изделия.
Основные положения, представляемые к защите;
I. Экспериментально установленные закономерности влияния остроты концентрации напряжений на показатель сопротивления .усталости к повреждаемость микроструктуры поверхности сплавов" на основе алюминия.
Z. Методика прогнозирования долговечности деталей машин и конструкций, учитывающая повреждаемость микроструктуры поверхности и остроту концентраторов напряжений.
3. Определение степени влияния "жесткого" режима лазерной ' обработки в зоне концентратора напряжений на изменение усталостных характеристик на примере алюминиевого сплава марки АМгб.
4. Использование параметра чувствительности к повреждаемости поверхности алюминиевых сплавов в условиях концентрации напг ряжений Hf при выборе конструкционных материалов по долговечности для изготовления деталей машин и конструкций.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на международной конференции по проблемам экранопланостроения в АО "Технологии и транспорт" (г.Н.Новгород, май 1994 г.).
Практические результаты исследований докладывались на се
минарах "Прочность, трение и износ с учетом цоверхностішх факто
ров" , проводимых Нижегородским правлением,НТО машиностроителей
и Нижегородским центром научно-технической информации (1991,
1993, 1994 гг.). -'
Результаты работы докладывались также на научно-техническом совете АО "Темп" (март, февраль 1994 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в . ? печатных работах и материалах конференций.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав (разделов), общих выводов, списка использованной литературы и приложения, включающего акты внедрения результатов работы. Основная часть диссертации содержит 121 страницу машинописного текста, 9 таблиц, 52 рисунка, библиографию из 96 источников.
