Визначення опору втомі і забезпечення довговічності деталей машин за режимом навантажування - Автореферат

При розрахунку деталей машин на міцність і довговічність з напруженнями змінними у часі проблемі раціонального визначення характеристик опору втомі деталей і ефективного використання міцності матеріалів для їх виготовлення приділяється значна увага, оскільки на сучасному етапі розвитку виробництва висуваються все жорсткіші вимоги до матеріаломісткості й економічності машин з одночасним підвищенням рівня їх надійності. Після вибору матеріалу деталі виконують перевірку її на довговічність, і якщо вона не забезпечується, то призначають інший матеріал або спосіб поверхнево-зміцнюючої обробки. Розробка нового розрахункового методу визначення характеристик опору втомі деталей при циклічному навантажуванні дозволить усунути неточності і труднощі, які характерні для традиційних методик, а отже, підвищити точність визначення границь витривалості і вибору матеріалу, ефективність використання його міцності, одержати найбільш прийнятну вартість виробу, що особливо важливо для відповідальних деталей, які виготовляються з дорогих конструкційних матеріалів. Метою представленої роботи є розробка розрахункового методу визначення характеристик опору втомі деталей машин і матеріалів для їх виготовлення на стадії проектування, які підлягають в експлуатації нерегулярному навантажуванню. Достовірність досліджень, виконаних в дисертації, базується на використанні методів статистичного аналізу для оцінки характеристик опору втомі деталей і матеріалів в імовірнісному трактуванні, теорії подібності втомного руйнування для визначення границі витривалості гладких лабораторних зразків за границею витривалості деталей, послідовних наближень (ітерацій) для вирішення трансцендентних рівнянь моделей кривих втоми і уточненого визначення рівнів втомної міцності деталей, кінцевих елементів для визначення відносних градієнтів напружень і теоретичних коефіцієнтів концентрації напружень деталей.Вступ розкриває сутність та стан наукової проблеми, її значимість, підстави й вихідні положення для розробки теми, обґрунтування необхідності проведення досліджень, дається загальна характеристика дисертації.Обґрунтовано, що для більш точного визначення і повного використання характеристик опору втомі деталей і їх матеріалів, спираючись на проектну довговічність як критерій забезпечення роботоздатності, доцільно визначати границі витривалості деталей безпосередньо за їх сумарним напрацюванням. В другому розділі виконано дослідження способів отримання індивідуальних характеристик опору втомі на етапі проектування, використання яких безумовно підтверджує лінійну гіпотезу підсумування втомних пошкоджень, дозволяє найбільш точно визначати границю витривалості деталі за її сумарним напрацюванням до зруйнування. Крива втоми за степеневою функцією достатньо точно узгоджується з експериментальними даними практично по всій області багатоциклового навантажування (коефіцієнт кореляції складає 0,94-0,98), але в той же час гірше описує їх поблизу границі витривалості - тут виявляється миттєвий перехід з області неруйнування в область руйнування, що не відповідає результатам експериментів (коефіцієнт кореляції дорівнює 0,73-0,82). Виходячи з рівнянь лівої ланки, що підпорядкована степеневій функції (1), і правої ланки відповідно - уніфікованій (двопараметричній) функції Вейбулла (2), визначається спільна для них абсциса точки перетину NG (рис.1), в результаті чого отримано рівняння Результати досліджень по її визначенню представлені на рис.6, з якого видно, що відношення f, знаходячись у діапазоні, обмеженим кривою і прямою f=1, складає визначену частину від відношення f?, тобто IMG_4e02dc50-893e-4f1f-b142-cd9fb27ee726 , (8) де u - коефіцієнт, що визначає відношення f і лежить в інтервалі від одиниці до u<lim,>У дисертації розроблено нове рішення важливої науково-технічної задачі по забезпеченню довговічності деталей машин на стадії проектування, що полягає у створенні розрахункового методу визначення характеристик опору втомі деталей машин, які перебувають під дією нерегулярного навантажування. Метод дозволяє більш точно розраховувати границі витривалості деталей і матеріалів для їх виготовлення за інтервалом проектних довговічностей і спектром експлуатаційних напружень. Обґрунтовано доцільність використання індивідуальних характеристик опору втомі деталей, які дозволяють однозначно підтверджувати лінійну гіпотезу підсумовування втомних пошкоджень - точно визначати граничне пошкодження, накопичена сума якого обовязково дорівнює одиниці. Цей метод дозволяє виключити вплив нижньої границі пошкоджуючих напружень на точність поділу спектру навантажування на пошкоджуючу і непошкоджуючу частини, повніше забезпечувати облік його руйнуючих напружень, розглядати в розрахунках задане напрацювання як ціле, а не брати тільки його частину. Розроблено розрахунковий метод визначення границь витривалості деталей, що підлягають в експлуатації нерегулярному навантажуванню, в основу якого покладено критерій забезпечення довговічності при найбільш повному врахуванні руйнуючих напру

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ