Факторы, влияющие на предел выносливости деталей конструкций
Опыты показывают, что на предел выносливости материала оказывают влияние многие факторы, в том числе концентраторы напряжений, абсолютные размеры деталей, качество их поверхностей и другие. Рассмотрим влияние каждого из них в отдельности.
1. Влияние концентрации напряжений. Резкие изменения формы детали, отверстия, выточки, надрезы и т. д. значительно снижают предел выносливости по сравнению с пределом выносливости для гладких цилиндрических образцов. Это снижение учитывается эффективным коэффициентом концентрации напряжений, который определяется экспериментальным путем. Для этого берут две серии одинаковых образцов, но первые без концентраторов напряжений, а вторые – с концентраторами, и определяют пределы выносливости при симметричном цикле для образцов без концентрации напряжений и для образцов с концентрацией напряжений. Эффективный коэффициент концентрации напряжений
. (16.5)
Для уменьшения концентрации напряжений не следует допускать перехода от одного размера сечения к другому без переходных кривых (галтелей). В некоторых случаях рекомендуется применять специальные разгружающие надрезы, выточки, фаски (рисунок 16.3).
Рисунок 16.3
2. Влияние абсолютных размеров поперечного сечения детали. Опыты показывают, что чем больше абсолютные размеры поперечного сечения детали, тем меньше предел выносливости. Отношение предела выносливости детали диаметром d к пределу выносливости лабораторного образца диаметром d = 10 мм называют коэффициентом влияния абсолютных размеров поперечного сечения:
При деформации кручения коэффициент 
можно приблизительно принимать равным 
.
3. Влияние качества поверхности и упрочнения поверхностного слоя.Опыты показывают, что грубая обработка поверхности детали снижает предел выносливости. Для оценки влияния качества поверхности на предел выносливости вводится коэффициент 
, называемый коэффициентом качества поверхности и равный отношению предела выносливости образца с данной поверхностью 
к пределу выносливости образца с поверхностью не грубее 
.
Поэтому необходимо тщательно обрабатывать поверхность детали, вплоть до полировки, устраняя малейшие царапины, которые могут явиться началом будущей усталостной трещины.
4. Влияние вида деформации детали и асимметрия цикла.При различных видах деформации: растяжении, сжатии, кручении, изгибе предел выносливости одних и тех же деталей различен. Причем самый низкий из них при кручении, следующий – при растяжении (сжатии), а затем при изгибе.
.
Замечено, что самый низкий предел усталостной прочности оказывается при симметричном цикле нагружения. При увеличении коэффициента асимметрии цикла R предел выносливости повышается.
Повышения предела усталостной прочности можно добиться проведением поверхностного упрочнения путем наклепа деталей, применением при изготовления деталей более однородных материалов с мелкозернистой структурой без трещин и неметаллических включений.
17 НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ*