ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Основой метода являются допущения о том, что процесс накопления усталостных повреждений при работе изделия подчинен линейной закономерности

;

параметр наклона кривой усталости от внешних воздействий на деталь не изменяется; по мере накопления усталостных повреждений передел выносливости деталей снижается ( - длительность работы деталей при , в циклах, в часах; - число циклов, часов работы деталей до полного разрушения при напряжениях ; - мера повреждаемости; - предел выносливости деталей, МПа; - число циклов, соответствующее точке перегиба кривой выносливости; - параметр, определяющий наклон кривой усталости в логарифмических координатах, МПа).

Для выявления закономерности изменения предела выносливости по мере накопления усталостного повреждения детали построили гипотетическую зависимость изменения предела выносливости от накопленного усталостного повреждения с последующим выяснением ее практической применимости по результатам сопоставления расчетных и экспериментальных данных.

Для этого в простейшем случае можно предположить, что скорость снижения предела выносливости зависит от его первоначального значения, скорости накопления усталостного повреждения и от величины уже накопленного к данному моменту усталостного повреждения:

(1)

где - значение предела выносливости новой детали, МПа;

- предел выносливости деталей с поврежденным

металлом, МПа;

Интегрируя уравнение 1 по от до 0 (в момент появления заметной трещины считаем =0) и по d от d до 1, получим искомый предел выносливости:

= · (1- d). (2)

Уравнение кривой усталости поврежденного материала:

· (1- d) · = const. (3)

Уравнения 2 и 3 показывают, что при наличии повреждения кривая усталости деталей смещается на одинаковое расстояние по отношению к кривой усталости неповрежденного материала вниз и влево (см. рисунок).

Изменение кривых усталости по мере накопления в материале усталостных повреждений

Для определения усталостных характеристик поврежденного материала необходимо иметь кривую усталости и значение предела выносливости новой детали, полученных классическим методом. Предел выносливости и положение кривой усталости поврежденного материала по предлагаемому методу определяются следующим образом. При наличии данных по накоплению усталостных повреждений (за d можно принять процент снижения предела выносливости от эксплуатационных, восстановительных и других воздействий) предел выносливости поврежденного материала рассчитывается по формуле 2. Расчетное значение предела выносливости может быть уточнено на машине разрушением 1...2 образцов. При отсутствии таких данных предел выносливости поврежденного материала и положение кривой усталости определяются усталостными испытаниями соответствующих образцов. Усталостные испытания в данном случае проводятся с целью определения расстояния, на которое надо сместить кривую усталости поврежденного материала относительно кривой неповрежденной детали, и подтверждения полученного "графическим построением" значения предела выносливости. Для этого достаточно разрушить два образца - точки А и В на наклонном участке кривой напряжениями и , провести через эти точки параллельно первоначальной кривой усталости (кривой с d=0) кривую для поврежденной детали (d>0) и по пересечению горизонтального участка этой кривой и базы испытаний (восстановленного перпендикуляра из точки n _б) определить искомый предел выносливости . При необходимости проверяется экспериментально.

Предлагаемый метод усталостных испытаний используется при разработке технологий восстановления коленчатых валов двигателей А-41, ЯМЗ-238НБ, ГАЗ-53. Проверка показала, что усталостные характеристики (предел выносливости и кривая усталости, полученные предлагаемым методом по сравнению с кривой усталости, полученной классическим методом, отличаются незначительно. Погрешность средневероятного предела выносливости составляет не более 10 %.