doc_act

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

Реклама

  Скачать документ



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

МЕТОДЫ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТЬ
ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ
МАТЕРИАЛОВ, ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ



Реклама

РД 50-686-89

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

1990

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ



Реклама

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Надежность в технике.
Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки пределов выносливости материалов, элементов машин и конструкций

РД
50-686-89

Дата введения 01.01.90

Настоящие методические указания распространяются на образцы и детали машин из металлических материалов, кривая усталости которых имеет горизонтальный участок, и устанавливают методы ускоренных испытаний для определения предела выносливости.



Реклама

Методические указания не распространяются на методы ускоренных испытаний для определения предела ограниченной выносливости и характеристик эксплуатационной прочности.

Термины, применяемые в настоящих методических указаниях, - по ГОСТ 23207.

Обозначения и определения величин, применяемых в настоящих методических указаниях, приведены в приложении 1.

Примеры применения различных методов ускоренных испытаний приведены в приложении 2.

Настоящие методические указания унифицированы со стандартом ГДР ТГЛ 19338.



Реклама

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При планировании испытаний обеспечивают:

случайный отбор объектов испытаний из генеральной совокупности;

исследование всех влияний на результаты испытаний;

исключение нежелательных воздействий.



Реклама

1.2. Устанавливают возможности ограничения объема испытаний с последующим уточнением (при необходимости) постановки вопроса.

1.3. При обработке результатов испытаний принимают во внимание все опытные данные, которые могут быть использованы в дальнейшем (например для оценки вида функции распределения).

1.4. Критерий отказа должен быть установлен перед испытаниями. В качестве критериев отказов принимают:

полное разрушение;

возникновение трещины;



Реклама

достижение трещиной определенной длины;

недопустимые изменения формы или другие критерии.

1.5. Предел выносливости ?R определяют на базе испытаний Nd (что соответствует также абсциссе точки перелома кривой усталости NG при ее аппроксимации (черт. 1) двумя отрезками прямых в двойных логарифмических или полулогарифмических координатах).

Схематическое представление кривых усталости в двойных логарифмических и полулогарифмических координатах

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости



Реклама

Черт. 1

1.6. Предел выносливости - случайная величина, которая находится в переходной области кривой усталости.

Переходная область - зона, в которой при испытании до базового числа циклов либо происходит отказ, либо не происходит. От вероятности наступления одного из этих двух событий зависит распределение предела выносливости (п. 3.2).

Вероятность того, что при напряжении sа произойдет отказ, равна вероятности того, что предел выносливости меньше, чем sа.

1.7. При ускоренных испытаниях по пп. 2.1 - 2.3 возможно определение только медианы выносливости.



Реклама

Метод Про (п. 3.1) позволяет дополнительно оценить рассеяние предела выносливости.

Значения предела выносливости для высокой вероятности безотказной работы могут быть определены методом ограничения Мэннига (п. 3.2).

1.8. Границы переходной области соответствуют вероятности безотказной работы (нижняя граница) и (верхняя граница). Для = 90 % принимают = 10 % или (для большей статистической надежности) = 95 % и = 5 %.

1.9. В большинстве случаев (при отсутствии специальных указаний относительно вида распределения) целесообразно принимать распределение пределов выносливости нормальным.

2. МЕТОДЫ УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ

2.1. Определение предела выносливости экстраполяцией левой ветви кривой усталости

Метод основан на принятой линеаризации левой ветви кривой усталости в полулогарифмических или двойных логарифмических координатах и предназначен для определения значения предела выносливости.

Предпосылкой метода является то, что левая ветвь кривой усталости известна, или может быть получена из предварительных экспериментов по ГОСТ 25.502.

Предел выносливости вычисляют графически или аналитически экстраполяцией левой ветви до базового числа циклов (ND), при этом получают значение около 0,9sr, или до абсциссы точки перелома кривой усталости (NG). Значение ND составляет для черных металлов и сплавов 107 циклов, a при отсутствии экспериментальных данных принимают по табл. 1.

Таблица 1

Ориентировочные значения абсциссы точки перелома кривых усталости для объектов испытании из стали

Объект испытания

Примечание

Образцы материала

2 ? 106

-

Несварные детали машин

1 ? 106 - 5 ? 106

В зависимости от уровня концентрации напряжений

Сварные соединения

2 ? 106 ... 107

Цилиндрические зубчатые передачи

3 ? 106

По критерию усталостной прочности ножки зуба

Когда имеются экспериментальные данные в переходной области, то можно параметр sR рассматривать как медиану предела выносливости, если при испытании как минимум трех образцов в области (0,95 - 1,05) sR примерно половина достигла числа циклов .

2.2. Определение предела выносливости методом Локати

2.2.1. Метод основан на известной гипотезе линейного суммирования повреждений и предназначен для ускоренного определения среднего значения предела выносливости.

2.2.2. Предпосылкой метода является то, что левая ветвь кривой усталости определена в вероятностном аспекте для изделий-аналогов или одной из предшествующих партий исследуемых объектов. В этом случае необходимо испытание как минимум одного изделия (образца). Испытание проводят при ступенчато-возрастающей нагрузке до разрушения образца (черт. 2).

Испытания по методу Локати

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

Черт. 2

2.2.3. Путем экстраполяции до (см. п. 2.1) или из опыта получают оценку среднего значения ожидаемого предела выносливости , при этом

(1)

Приращение напряжений выдерживают постоянным и определяют по уравнению (2)

(2)

Число циклов ni, где i = 1, ..., k - 1 (k - номер ступени, на которой происходит разрушение), также принимают постоянным и вычисляют по уравнению (3)

(3)

2.2.4. Для оценки левая ветвь кривой усталости должна быть представлена статистически, т.е. наряду c m* и должны быть известны mи, т0, , , , .

Приближенно для = 90 % и = 10 %

(4)

(5)

Приближенно значения и могут быть получены с использованием меры рассеяния по формулам:

(6)

(7)

Далее по уравнению (8) вычисляют три суммы накопленных повреждений

(8)

где

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости (9)

2.2.5. Оценку медианы предела выносливости () определяют графически или аналитически экстраполяцией или интерполяцией графика, представленного на черт. 3.

Определение по имеющимся вероятностным кривым усталости

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

Черт. 3

При повторном проведении опытов методом Локати можно определить дополнительные оценки и затем усреднить их.

2.3. Определение предела выносливости по методу Субраманьяна

2.3.1. Метод основан на предпосылке о пересечении линий повреждения в одной точке, которая одновременно является точкой перелома кривой усталости образцов материалов.

2.3.2. Для использования метода необходимо знать координаты двух точек на левой ветви кривой усталости (, N1) и (, N2), причем .

Если таких данных нет, то проводят испытания двух групп образцов на уровнях напряжения и (не менее трех образцов на каждом из уровней) и получают соответствующие значения усталостной долговечности и .

Проводят двухступенчатые испытания не менее трех идентичных образцов сначала в течение n1 циклов на уровне напряжения и затем доводят образцы до разрушения на уровне напряжения и получают среднее значение остаточного ресурса п2.

Предел выносливости определяют по уравнению

(10)

(11)

При этом целесообразно соблюдать условия:

(12)

(13)

(14)

2.4. Определение предела выносливости при помощи метода ступенчато повышаемых деформаций (Dst - метод)

2.4.1. Метод основан на соотношении циклических напряжений и деформаций материала в области многоцикловой усталости и предназначен для определения 10 %-го квантильного значения предела выносливости при растяжении - сжатии. Используемые величины напряжений - деформаций пояснены на черт. 4 при помощи диаграммы циклического деформирования (петли гистерезиса).

Параметры диаграммы циклического деформирования

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

Черт. 4

Из условия eа,р ® 0 получают характеристическое значение амплитуды переменных напряжений для материала, которое определяетcя как циклический предел упругости .

Эта величина, которая не зависит от влияния поверхности, поперечного сечения или масштабного фактора, соответствует также пределу выносливости при растяжении - сжатии для вероятности разрушения 10 %.

При проведении испытаний с управлением по деформациям можно заменить условие eа,р ® 0 условием Dsа ® 0. Падение напряжений Dsа характеризует падение амплитуды напряжений вследствие разупрочнения материала. Значение получается при этом непосредственно из простого измерения усилия.

2.4.2. Предпосылками реализации метода являются наличие:

управляемой от ЭВМ сервогидравлической испытательной машины;

устройств для измерения сил и деформаций (например экстензометров).

Метод применим для:

нелегированных или низколегированных углеродистых сталей;

ненадрезанных (гладких) образцов;

незначительного числа образцов (n ? 5).

2.4.3. Испытания начинают согласно черт. 5 с уровня нагружения ниже предела выносливости при растяжении - сжатии ,т.е. выбирают

Предварительные испытания с управлением по деформациям для определения начала разупрочнения

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

Черт. 5

(15)

Для конструкционных сталей действительно соотношение

(16)

2.4.4. Если на уровне до накопления числа циклов N = 104 не установлено падение sа, то амплитуду деформаций eа повышают на 0,1 ? 10-3 и проводят испытания такого же образца на уровне деформаций до накопления 104 циклов.

Испытания продолжают таким образом до тех пор, пока не будет зафиксировано (доказано) падение напряжений Dsа (например ® на черт. 5).

Значение дает уже хорошее приближение для .

2.4.5. Дальнейшие испытания проводят как двухступенчатые опыты на следующих уровнях деформаций:

1-я ступень

2-я ступень

Значение соответствует амплитуде напряжений, при которой в предварительных испытаниях наблюдалось разупрочнение материала (например на черт. 5).

В качестве и соответственно принимают то значение, которое получается вследствие разупрочнения на 1-й ступени или (в случае, если на 1-й ступени еще не наблюдалось разупрочнение) - на 2-й ступени.

Проводить испытания целесообразно при частоте нагружения 0,5 - 1,0 Гц.

3. МЕТОДЫ УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ

3.1. Метод прогрессивного повышения нагрузки для определения медианы и среднего квадратического отклонения предела выносливости (метод Про)

3.1.1. Метод основан на принятой зависимости между sR и разрушающим напряжением sр в экспериментах с прогрессивно возрастающей нагрузкой, имеющей вид

(17)

где К и с - постоянные, а a - средняя скорость возрастания напряжений (Dsа/Dn).

3.1.2. Начиная с начального напряжения , испытуемый объект подвергают непрерывно или ступенчато возрастающей нагрузке, которая приводит в конечном итоге к разрушению при напряжении sр.

Значение начального напряжения должно быть меньше ожидаемого предела выносливости, и его уровень рекомендуется выбирать в пределах (0,8 - 0,9), а значение a - в интервале от 2,5 ? 10-5 до 5 ? 10-4 МПа/цикл.

3.1.3. Испытания проводят для l = 2 - 4 различных скоростей роста напряжений ai по тi испытуемых объектов на каждой скорости ai. Целесообразно придерживаться следующих рекомендаций: ?1 = 2,5 ? 10-5 МПа/цикл, ?l » 3,5 ? 10-4 МПа/цикл.

Для повышения точности статистической обработки результатов испытаний наибольшее число образцов должно быть испытано при минимальном и максимальном значениях ai, а при промежуточных значениях ai может быть испытано меньшее число образцов, т.е. m1 = ml, m2 = ml-1 < т1 (при l > 2). Общее число образцов

3.1.4. Уравнение (17) описывает линейную зависимость между sр и ас так, что результаты испытаний могут обрабатываться с применением методов линейного регрессионного анализа.

3.1.5. По уравнениям (18) и (19) получают К и как оценки для К и . Величина является при этом напряжением разрушения для j-го опыта при скорости роста напряжений ?i, а - средним значением всех , полученных при ai.

(18)

(19)

где

Постоянная с лежит чаще всего в интервале между значениями 0,3 и 0,5 и может быть определена минимизацией меры отклонения экспериментальных точек от теоретической прямой Q, определяемой по формуле

(20)

В качестве первого приближения можно принять с = 0,3.

3.1.6. Оценку рассеяния sR определяют из уравнения

(21)

3.1.7. Для контроля полученного по формуле (19) значения могут быть проведены испытания при , которые не должны привести к разрушению.

3.2. Метод ограничения Мэннига

3.2.1. Метод предназначен для определения всей переходной области кривой усталости.

3.2.2. На первом уровне испытывают один объект. В зависимости от того, наступит отказ или нет до базового числа циклов Nd, уровень напряжений понижают или повышают на величину Dsа. Этот процесс продолжают до тех пор, пока на одном из уровней напряжения не наступит альтернативное событие.

На этом уровне проводят еще п - 1 эксперимент, т.е. общее число испытанных на уровне образцов составит п.

В заключение проводят п испытаний на уровне напряжения , рассчитываемом по формуле

(22)

где .

Величина S определяет ширину переходной области (в долях ), а i1 - частоту отказов при напряжении . Для различных объектов испытаний рекомендуемые значения S приведены в табл. 2.

При помощи i2 (частота отказов при ) можно рассчитать по формуле (23) предел выносливости , соответствующий вероятности безотказной работы .

Таблица 2

Рекомендуемые значения параметра s

Объект испытания

s

Образцы материалов

надрезанные

0,05 - 0,15

гладкие

0,10 - 0,20

Детали машин

простые

0,20 - 0,40

сложные

хорошо определенная форма (например ступенчатые валы)

0,30 - 0,40

плохо определенная форма (например корпусные детали)

0,40 - 0,60

(23)

где - квантиль нормированного нормального распределения для вероятности отказа Р = 1 - ; и - позиционная квантиль. Значения определяют по табл. 3, a и - по табл. 4 для нормального распределения.

Таблица 3

Квантиль нормированного нормального распределения

()

0,5

0,8

0,9

0,95

0,975

0,99

0,995

0,999

0

0,8416

1,2816

1,6449

1,9600

2,3263

2,5758

3,0902

Необходимо стремиться, чтобы i1 и i2 принимали значения 1 и п - 1 и не принимали значений 0 и п.

3.2.3. Если имеются результаты экспериментов в области ограниченной выносливости, то в качестве необходимо использовать наивысший уровень напряжений, на котором появляются неразрушившиеся образцы.

3.2.4. Число объектов испытаний выбирают с учетом рекомендаций:

минимальное n = 4;

для п < 8 возможно только определение ;

если ошибка в оценке должна быть меньше 2 %, то n ? 15;

если ошибка для 99 %-ного значения предела выносливости (нижняя граница рассеяния) должна быть меньше 5 %, то n ? 20.

Таблица 4

Значения позиционных квантилей

п

i

п

i

п

i

2

2

0,5642

13

13

1,6680

18

18

1,8200

3

3

0,8463

12

1,1641

17

1,3504

2

0,0000

11

0,8498

16

1,0657

4

4

1,0294

10

0,6029

15

0,8481

3

0,2970

9

0,3883

14

0,6648

5

5

1,1630

8

0,1905

13

0,5016

4

0,4950

7

0,0000

12

0,3508

3

0,0000

14

14

1,7034

11

0,2077

6

6

1,2672

13

1,2079

10

0,0688

5

0,6418

12

0,9011

19

19

1,8445

4

0,2015

11

0,6618

18

1,3799

7

7

1,3522

10

0,4556

17

1,0995

6

0,7574

9

0,2673

16

0,8859

5

0,3527

8

0,0882

15

0,7000

4

0,0000

15

15

1,7359

14

0,5477

8

8

1,4236

14

1,2479

13

0,4016

7

0,8522

13

0,9477

12

0,2637

6

0,4728

12

0,7149

11

0,1307

5

0,1525

11

0,5157

10

0,0000

10

0,3353

9

9

1,4850

9

0,1653

20

20

1,8675

8

0,9323

8

0,0000

19

1,4076

7

0,5720

18

1,1309

6

0,2745

16

16

1,7660

17

0,9210

5

0,0000

15

1,2847

16

0,7454

14

0,9903

15

0,5903

10

10

1,5388

13

0,7632

15

0,4483

9

1,0014

12

0,5700

13

0,3149

8

0,6561

11

0,3962

12

0,1870

7

0,3758

10

0,2338

11

0,0620

6

0,1227

9

0,0773

22

22

1,909

11

11

1,5864

17

17

1,7939

24

24

1,946

10

1,0619

16

1,3188

26

26

1,981

9

0,7288

15

1,0295

28

28

2,012

8

0,4620

14

0,9074

30

30

2,039

7

0,2249

13

0,6195

32

32

2,066

6

0,0000

12

0,4513

34

34

2,091

11

0,2952

12

12

1,6292

10

0,1460

36

36

2,114

11

1,1157

9

0,0000

38

38

2,136

10

0,7928

40

40

2,156

9

0,5368

8

0,3122

7

0,1026

ui,n = -un-i+1,n; u0,n = ui,2n.

Оба последние требования основаны на предположении, что d, как минимум, равно половине переходной области, а i1, i2 - отличны от нуля и п.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МЕТОДОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Схема выбора метода ускоренных испытаний приведена в табл. 5. В схеме перечислены некоторые из условий, необходимых для практической реализации методов.

4.2. В зависимости от того, требуется получить оценку лишь одного значения предела выносливости, соответствующего вероятности , либо точечную оценку предела выносливости и характеристики его рассеяния при выборе метода ускоренных испытаний, переходят к п. 4.3 или 4.5.

4.3. Учитывают имеющуюся априорную информацию о левой ветви кривой усталости. Если такая информация имеется, то испытания не проводят. В этом случае проводят оценку методом экстраполяции предела выносливости для вероятности (той же, что и для левой ветви кривой усталости). Как правило, вероятность принимает значения 0,5 (средняя кривая усталости) и 0,9 (нижняя кривая усталости). При отсутствии априорной информации о левой ветви кривой усталости объектов испытаний может быть использована информация о левой ветви кривой усталости для другой партии изделий или для изделия-аналога. В этом случае целесообразно использовать метод ускоренных испытаний Локати (n ? 1), дающий оценку медианы предела выносливости.

4.4. При полном отсутствии априорной информации о левой ветви кривой усталости могут использоваться данные о материале и характере объекта испытаний.

Если образцы изготовлены из нелегированной или низколегированной углеродистой стали, то целесообразно применять метод ступенчато повышаемых деформаций (Dst - метод) (n ? 5), который позволяет определять (значение предела выносливости, соответствующее вероятности безотказной работы 0,9).

Если же объект испытаний является образцом другого класса материалов, может применяться метод Субраманьяна (n ? 3(9)), который позволяет определить медиану предела выносливости . Значение n ? 9, указанное в скобках, относится к случаю, когда левая ветвь кривой усталости неизвестна и приходится экспериментально определять две точки с координатами (s1, ) и (s2, ), причем для эксперимента берут по три образца на каждом уровне нагружения, а затем три образца испытывают методом Субраманьяна.

Таблица 5

Схема выбора метода ускоренных испытаний

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

В случае, если объектами испытаний являются детали машин и элементы конструкций и, кроме того, требуется определить характеристики рассеяния предела выносливости, то переходят к п. 4.5, либо применяют неускоренный метод испытаний по ГОСТ 25.502.

4.5. При наличии априорной информации об относительной ширине переходной области кривой усталости применяют метод ограничения Мэннига (n ? 16), который позволяет определить ( - любая).

При отсутствии априорной информации об относительной ширине переходной области кривой усталости целесообразно применять метод прогрессивного повышения нагрузки (метод Про) (n ? 20) для определения медианы и среднего квадратического отклонения предела выносливости .

4.6. В табл. 5 методы расположены слева направо в порядке возрастания необходимого числа образцов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обязательное

ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЯХ

с - постоянная при оценке предела выносливости методом возрастающей нагрузки (по методу Про);

d - вспомогательная величина, используемая в методе ограничения Мэннига;

i, j - текущие индексы;

k - номер ступени отказа при испытаниях с возрастающей нагрузкой по методу Локати;

К - постоянная в уравнении Про;

- оценка К;

l - число различных скоростей роста напряжений в методе Про;

п - число объектов испытаний;

ni - число циклов нагружения, пройденное объектом испытаний на i-м уровне напряжения;

тi - число объектов, испытанных методом Про на i-й скорости роста напряжений (ai);

N - число циклов до разрушения при одноступенчатом нагружении (долговечность);

- абсцисса точки перелома кривой усталости (по ГОСТ 23207), ее нижняя и верхняя границы, соответственно;

ND - базовое число циклов;

Ni - число циклов до разрушения при напряжении;

Q - мера отклонения экспериментальных точек от прямой линии регрессии при испытаниях с возрастающей нагрузкой по методу Про;

- вероятность безотказной работы;

s - параметр ширины переходной области для метода ограничения Мэннига;

- оценка дисперсии предела выносливости;

, - вероятность безотказной работы на нижней и верхней границах переходной области соответственно;

ui,n - позиционная квантиль нормированного нормального распределения;

- квантиль нормированного нормального распределения для вероятности безотказной работы;

q - вспомогательная величина в методе Субраманьяна;

a - средняя скорость роста напряжений при испытаниях методом Про;

sa - амплитуда напряжений;

Ds - ступень приращения напряжений;

- амплитуда напряжения i-го уровня;

- начальное напряжение (методы Про и Мэннига);

sR - предел выносливости - по ГОСТ 23207;

- предварительная оценка предела выносливости (ожидаемое значение предела выносливости);

- предел выносливости при вероятности безотказной работы ;

- медиана предела выносливости;

- оценка медианы предела выносливости;

sР - разрушающее напряжение (при котором произошел отказ);

- разрушающее напряжение в j-м эксперименте при средней скорости роста напряжений ai;

т* - показатель наклона левой ветви средней кривой усталости в двойных логарифмических координатах;

ти, m0 - показатели наклона левой ветви кривых усталости для в соответственно;

Dsа - разность амплитуд напряжений;

- условная мера рассеяния предела выносливости;

- циклический предел упругости материала;

- предел выносливости образцов при растяжении-сжатии;

- среднее разрушающее напряжение при средней скорости роста напряжений ?i;

eа - амплитуда относительной деформации;

eар - амплитуда пластической деформации.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

1. Испытания методом Локати при статистически заданной кривой усталости (п. 2.2)

Задано: сварной образец; m* = 3,75; mи = 3,5; n0 = 4,0; = 50 %; = 90 %; = 10 %; = 3 ? 106; = 100 МПа; = = 1 : 1,5.

Найти:

Решение. Испытание методом Локати дало k = 10 и nk = 42500. Для вычисления и используют , , и : = 2 ? 105, = 4,5 ? 106, = 0,9 ? sR = 90 МПа, Dsа = 9 МПа, ni = 7500 Dsа = 67500.

= =

Получаем:

Графическая оценка дает значения = 92 МПа (черт. 6).

2. Ускоренная оценка среднего значения предела выносливости методом Субраманьяна (п. 2.3)

Задано: Цилиндрические образцы из арматурной стали марки 12Г2С типа VIII по ГОСТ 25.502 (ТГЛ 36766) диаметром 10 мм с кольцевым надрезом радиусом 1 мм; известны две точки на левой ветви кривой усталости (в области ограниченной выносливости) с координатами: = 245 МПа, = 84400 циклов; = 166,6 МПа, = 3347417 циклов.

РД 50-686-89 Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки выносливости

Черт. 6

Найти: .

Решение: 1) Проводим двухступенчатый эксперимент по схеме ® по методике Субраманьяна (п. 2.3) при n1/ = 0,1 (n1 = 8440 циклов).

В итоге испытаний на уровне получен остаточный ресурс = 535100 циклов (/ = 0,1598.

Вычислим значение q по формуле (11)

Искомую оценку среднего значения предела выносливости вычисляют по формуле (10)

Среднее значение предела выносливости, полученное методом «лестницы» для контроля точности метода Субраманьяна, составило = 160 МПа.

Таким образом, относительная погрешность в оценке предела выносливости методом Субраманьяна

При тех же уровнях напряжений и испытан второй образец методом Субраманьяна, но при значении n1/ = 0,75 (n1 = 63300).

Остаточный ресурс образца на второй ступени () составил = 142200 циклов (/ = 0,0425).

При этих условиях

Примечание. Имея две точки на кривой усталости в области ограниченной выносливости и полученное ускоренным методом Субраманьяна, значение можно изобразить в первом приближении всю кривую усталости.

3. Оценка медианы и среднего квадратического отклонения предела выносливости по методу Про (п. 3.1)

Задано: Значения скорости роста напряжений ?1 = 2,5 ? 10-5 МПа/цикл, ?2 = 25 ? 10-5 МПа/цикл.

Испытано по семь образцов на каждой скорости роста напряжений (см. табл. 6). Постоянная с принята равной 1/3.

Таблица 6

МПа

i

1

481

502

485

480

490

507

490

490,7

2

561

538

548

548

537

543

553

546,9

Найти: ,

Решение. Для l = 2, mi = = const значительно упрощаются уравнения (18) и (19):

(24)

(25)

При этом получают = 1665 (цикл/МПа)3, = 442 МПа.

4. Способ ограничения Мэннига (п. 3.2)

Задано: Гладкие образцы, =140 МПа, ND = 5 ? 106, Dsа = 10 МПа.

Найти: предел выносливости для = 50 % и = 90 %.

Решение. При sа = проводят пробное испытание и наступает отказ до достижения базового числа циклов. Поэтому проводят испытания при sа = - Dsa = 130 МПа (отказ) и при sа = - 2Ds = 120 МПа (отказ).

При sа = 110 МПа наступает в первый раз прохождение базового числа циклов без разрушения, таким образом здесь останавливаемся и проводим еще четыре испытания, которые дают по два отказа и неразрушения (итак n = 5, = 110 МПа, i1 = 2).

Приняв s = 0,2 по табл. 2, обращаемся к уравнению (22)

= [1 + (1 - 2/5)0,2] = 123,2 МПа.

Уровень выбирают равным = 130 МПа (1-й случай) или = 120 МПа (2-й случай), где уже было по 1-му отказу, так что еще нужно будет провести только четыре испытания.

1-й случай

Четыре эксперимента дали один случай неразрушения и три отказа. Следовательно, i2 = 4 (с учетом ранее полученного отказа). Если u2;5 = -0,495, то u4;5 = 0,495 (табл. 4) и u0;5 = 0, то u0;1 = -1,2816 (табл. 3), тогда получим по формуле (23):

2-й случай

Четыре эксперимента дали два случая неразрушения и два отказа. Итак, i2 = 3 (с учетом ранее полученного на этом уровне напряжения отказа). Для u3;5 = 0 получим по формуле (23):

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам, Министерством высшего и среднего специального образования СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

В.Л. Соболев, канд. техн. наук; Б.В. Бойцов, д-р техн. наук(руководители темы); А.И. Кубарев, канд. техн. наук; А.А. Фортунин; А.В. Плутоловский; Г.Н. Кравченко, канд. техн. наук; А.Л. Иванов; Н.С. Костин

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26.04.89 № 1126

3. Срок первой проверки 2000 г., периодичность проверки 5 лет.

4. Настоящие методические указания полностью унифицированы со стандартом ГДР ТГЛ 19338 «Сопротивление усталости. Ускоренные испытания для оценки пределов выносливости»

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, приложения

ГОСТ 25.502-79

2.1, приложение 2

ГОСТ 25.504-82

2.1

ГОСТ 23207-78

Вводная часть, приложение 1

ТГЛ 19338

Вводная часть, приложение 1

ТГЛ 36766

Приложение 2

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 1

2. Методы ускоренного определения значения предела выносливости. 2

2.1. Определение предела выносливости экстраполяцией левой ветви кривой усталости. 2

2.2. Определение предела выносливости методом локати. 3

2.3. Определение предела выносливости по методу субраманьяна. 5

2.4. Определение предела выносливости при помощи метода ступенчато повышаемых деформаций (dst - метод) 6

3. Методы ускоренного определения значения и характеристик рассеяния предела выносливости. 7

3.1. Метод прогрессивного повышения нагрузки для определения медианы и среднего квадратического отклонения предела выносливости (метод про) 8

3.2. Метод ограничения мэннига. 9

4. Рекомендации по выбору методов ускоренных испытаний. 11

Приложение 1. Обозначения, применяемые в настоящих методических указаниях. 12

Приложение 2. Примеры применения методов ускоренных испытаний. 14




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика