Презентация "MSC.Patran PAT 318 2002 - 16" - скачать презентации по Информатике

Сентябрь 1, 2022

Главная
Информатика
Презентация "MSC.Patran PAT 318 2002 - 16" - скачать презентации по Информатике

Содержание

3. МЕТОД КРИВЫХ УСТАЛОСТИ ВЕЛЛЕРА (МЕТОД S-N КРИВЫХ) Метод S-N кривых используется для оценки суммарной долговечности без
4. НЕКОТОРЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Напряжения и деформации Циклы Среденее значение напряжения цикла Амплитудное значение напряжения цикла Минимальное/максималь-ное напряжения
5. Оперирует понятием «циклы напряжений» Метод известен как «многоцикловая усталость» или «метод номинальных напряжений» Циклы номинальных напряжений
6. S-N КРИВЫЕ
7. Устройтсво Велера для испытания деталей железно-дроржного транспорта на усталость (с 1852 по 1870)
8. Некоторые результаты испытаний Велера при изгибно-крутильном нагружении Ампоитуды напряжений Гладкий вал Вал с надрезом Логарифм долговечности
9. МЕТОД S-N КРИВЫХ Метод S-N кривых использует (предполагая упругие) номинальные напряжения (S) в качестве меры соответсвия
10. Использование метода S-N кривых предполагает: Выяснение корректной усталостной кривой для анализа Определение усталостной прочности для заданной
11. S-N КРИВЫЕ
12. При испытаниях сталей на усталость (при постоянной амплитуде нагружения) было выявлено наличие предела выносливости – некотрого
13. S-N КРИВЫЕ МАТЕРИАЛА Log(Stress) Log(Life) Steel or Ti Al alloy or steel in seawater
14. РАССЕИВАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ S-N КРИВЫХ
15. S-N КРИВЫЕ ДЛЯ КОМПОЕНТЫ (ДЕТАЛИ, СБОРКИ, КОСТРУКЦИИ...) Для некоторых элементов конструкции, особенно соединений, например сварных, существует
16. S-N КРИВАЯ КОМПОНЕНТЫ СТРОИТСЯ ПО НОМИНАЛЬНЫМ (УДАЛЕННЫМ) НАПРЯЖЕНИЯМ P P Номинальное напряжение P _ A A
17. S-N КРИВЫЕ ДЛЯ СВАРЕННОЙ ДЕТАЛИ BS7608
18. S-N МЕТОД - ПОДОБИЕ Долговечность здесь . . . . . . . . . .
19. В рамках S-N метода предполагается, что долговечность детали или конструкции равна долговечности испытанного в лаборотории образца,
20. Нагрузки переменной амплитуды – правило Майнера и метод падающего дождя
21. Правило Майнера – Блочное нагружение Правило Майнера назначает каждому циклу «долю повреждения» равную 1/Nf, где Nf
22. Размах напр. Среденее напр. цикла Кривая усталости материала ресурса Накопленное повреждение % 5 . 0 60000
23. ПРАВИЛО ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ (ПРАВИЛО ПАЛМГРЕНА-МАЙНЕРА) Линейный Нет эффектов последовательности нагружения
24. n 1 N 1 N 1 S 1 Исходная S-N кривая S-N кривая после Действия напряжений
25. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ Преимущества: 1. Простота 2. В общем хорошее совпадение с большим
26. НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ Преимущества: - D = (nf/Nfi)p - закон учитвыает как последовательность так и уровень
27. Нагрузки переменной амплитуды – прогнозирование долговечности
28. Циклы напряжений или деформаций: История нагружения Поиск всплесков и провалов Схематизация цикла Диапазоны размаха цикла и
29. МЕТОД ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯ
30. СХЕМАТИЗАЦИЯ ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯ Идея метода зародилась независимо у Матсуиши и Эндо по аналогии
31. МАТРИЦА ПОДСЧИТАННЫХ ЦИКЛОВ
32. МЕТОД ДОЖДЯ И ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ/ДЕФОРМАЦИЙ
33. Материалы в условиях циклического нагружения обнаруживают «эффект памяти» (они «помнят» наибольшие достигнутые в процессе нагружения уровни
34. Размах напр. Среденее напр. цикла Кривая усталости материала ресурса Накопленное повреждение % 5 . 0 60000
35. История нагружения Поиск всплесков и провалов Подсчет циклов Подсчте повреждений Гистограмма распределения повреждений LIFE ПОСЛЕДЛОВАТЕЛЬНОСТЬ АНАЛИЗА
36. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
37. ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Среднее напряжение цикла
38. СРЕДНЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЦИКЛА N = константа для все точек
39. Коэффициент асимметрии: R = σmin/σmax Большинство испытаний образцов на усталость проводится для значений R = -1
40. КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА
41. Un-Safe Un-Safe опсно безопасно Диаграммы Гербера и Гудмана КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА Среднее напряжение амплитуда напряжений
42. Чаще всего для коррекции уровня средних напряжений применяются методы Гудмана и Гербера (так называемые диаграммы Гудмана
43. Метод Гудмана Метод Гербера 2 σ σ a m u e амплитуда напряжений среднее напряжение S
44. КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА Диаграммы Гербера и Гудмана в сравнении с диаграммой Зодерберга Среднее напряжение амплитуда
45. Геометрические размеры ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Среднее напряжение цикла
46. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ Малые лабороторные образцы и большие инженерные сооружения Вляние размеров образцов на предел выносливости:
47. Предел выносливости используемый при проектировании (Se) может быть получен из экспериментального предела выносливости (S’e) для разных
48. Тип нагружения Геометрические размеры ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Среднее напряжение цикла
49. ТИП НАГРУЖЕНИЯ Задача: Есть данные испытаний образцов при кручении - изгибе Конструкция работает в условиях растяжения
50. Выточки и неоднородности Тип нагружения Геометрические размеры ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Среднее напряжение цикла
51. ВЫТОЧКИ
52. Другим фактором уменьшающим долговечность конструкции являютя всякого рода вырезы, т. е. концентраторы напряжений Обычно, если материал
53. КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ Измеренное номинальное напряжение = S Действительное напряжение в критическом месте σ = S .
54. ДВА СПОСОБА ПРИМЕНЕНИЯ Kt (SN АНАЛИЗ) Расчет новой истории умножением старой на Kt. Это простейший способ,
55. ЭФФЕКТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В УСТАЛОСТИ Эффект действия концентрации напряжений в усталости таков, что для заданной долговечности
56. СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ Kf и Kt Kt зависит только от геометрии концентратора и относительно просто определяется, но
57. Kf = 1 + ( Kt - 1 ) / ( 1 + a / r
58. 1E3 1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 200 400 600 800 1000 SMOOTH Kt=3, Kf=2.67 Cross Plot
59. На детали с большим ресурсом концентраторы влияют существенно больше, чем в случае с малыми сроками службы
60. ВЛИЯНИЕ Kf 1000 циклов Переходный участок Без концентратора С концентратором Напряжение Долговечность Kf Kf’
61. КРИВАЯ Kf’ - SU
62. Обработка поверхности Вырезы и неоднородности Тип нагружения Геометрические размеры ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Среднее напряжение цикла
63. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ Усталостные трещины обычно начинают рост на поверхности детали. Следовательно, условия условия обработки поверхности существенно
64. СВЯЗЬ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ЭФФЕКТАМИ
65. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ Замечание: кривые представлены только для стали
66. Влияние полировки поверхности хорошо прослеживается на предыдущем слайде. Коэффициент уменьшения прочности связан коэффициентом состояния поверхности и
67. ПОПРАВКА НА ОБРАБОТКУ ПОВЕРХНОСТИ 1000 циклов Переходный участок Полированный образец Грубый Напряжение Долговечность
68. ЭФФЕКТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СЖАТИЯ растяжение сжатие Напряжение сжатия Осцилируещее напряжение изгиба Результирующие напряжения у поверхности никогда
69. КАК СОЗДАТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СЖАТИЕ? Дробеструйная обработка поверхности Под давлением струи металлических шариков создаются остаточные напряжения сжатия
70. S-N метод в MSC.Fatigue Особенности Упругие напряжени Применение метода дождя Коррекция среднего напряжения Сварные конструкции Параметры
71. = предел выносливости ; = предел прочности; Коэффициент, на который можно увеличить уровень действущих напряжений (среднее
72. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА (f) ПО ГУДМАНУ По Гудману:: коэффициент запаса = По Герберу: коэффициент запаса =
73. Оценка полной долговечности до разрушения. Не различаются стадии между зарождением и ростом трещин. Используются локальные или
74. S-N анализ подходит для оценивания повреждений: В усталостных задачах с большим сроком службы, где зоны пластичности
75. Пример: S-N анализ пластины с вырезом и отверстием Проведем простой S-N анализ На входе – один
76. Информация о нагружении
78. ГРАФИК ПРОСТОГО НАГРУЖЕНИЯ
79. ВЫБОР СОЗДАННОГО НАГРУЖЕНИЯ
80. УСТАНОВКИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ
81. Решите задачу Прочитайте результаты Отобразите цветом изополя долговечности
83. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

МЕТОД КРИВЫХ УСТАЛОСТИ ВЕЛЛЕРА (МЕТОД S-N КРИВЫХ)
Метод S-N кривых используется для

оценки суммарной долговечности без разделения на стадии зарождения и роста трещины
Обычно испытывают отдельные части, детали конструкций для того, чтобы учесть вляние геометрии (построенные кривые называются «структурные» S-N кривые - structure S-N curves)
По результатам испытаний гладких образцов строятся S-N кривые материала; они последовательно преобразуются, чтобы учесть влияние концентраторов, условия обработки поверхности и т.д.

Слайд 4

НЕКОТОРЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Напряжения и деформации
Циклы
Среденее значение напряжения цикла
Амплитудное значение напряжения цикла
Минимальное/максималь-ное напряжения

цикла и размах напряжений в цикле

Слайд 5

Оперирует понятием «циклы напряжений»
Метод известен как «многоцикловая усталость» или «метод номинальных

напряжений»
Циклы номинальных напряжений должны дейтсвовать в линейной области (отсюда «много циклов»), хотя локальные напряжения в зонах концентраций могут оставаться пластичными
В MSC.Fatigue SN анализ и линейный статический КЭ анализ используются напрямую без пластической коррекции

Измеренные номинальные напряжения

Действующие напряжения в зоне концентрации

S-N АНАЛИЗ

Слайд 6

S-N КРИВЫЕ

Слайд 7

Устройтсво Велера для испытания деталей
железно-дроржного транспорта на усталость
(с 1852 по

1870)

Слайд 8

Некоторые результаты испытаний Велера
при изгибно-крутильном нагружении
Ампоитуды напряжений
Гладкий вал
Вал с надрезом
Логарифм долговечности

в циклах

Слайд 9

МЕТОД S-N КРИВЫХ
Метод S-N кривых использует (предполагая упругие) номинальные напряжения (S)

в качестве меры соответсвия истинному усталостному нагружению
В эксперименте фиксируется колическтво циклов до разрушения
S-N кривую строят на основе испытаний образцов на нескольких уровнях напряжений
Подобные кривые строятся по результатам испытаний гладких образцов, отдельных деталей, отдельных сборок или даже целой конструкции

Слайд 10

Использование метода S-N кривых предполагает:
Выяснение корректной усталостной кривой для анализа
Определение

усталостной прочности для заданной долговечности
Выявление влияния на долговечность различных факторов, таких как состояние поверхности, внешние условия и т.д.
Определение, допустимо ли использование выбранного материала в производстве
Ответы на вопросы, которые возникнут вследствие усталостных разрушений конструкции при эксплуатации

МЕТОД S-N КРИВЫХ

Слайд 11

S-N КРИВЫЕ

Слайд 12

При испытаниях сталей на усталость (при постоянной амплитуде нагружения) было выявлено

наличие предела выносливости – некотрого уровня напряжений, ниже которого не происходит усталостного разрушения при любом количестве циклов нагружения
Наличие предела выносливости можно объяснить трудностями прохождения трещины через границы первых зерен металла, либо наличием микроскопических барьеров на пути роста трещины. Со временем предел выносливости может уменьшиться под возлействием растущих нагузок, внешней коррозии и т.д.
Аллюминиевые сплавы не имеют предела выносливости (для них используется понятие предела ограниченной выносливости)

S-N КРИВЫЕ

Слайд 13

S-N КРИВЫЕ МАТЕРИАЛА
Log(Stress)
Log(Life)
Steel or Ti
Al alloy
or steel in seawater

Слайд 14

РАССЕИВАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ S-N КРИВЫХ

Слайд 15

S-N КРИВЫЕ ДЛЯ КОМПОЕНТЫ (ДЕТАЛИ, СБОРКИ, КОСТРУКЦИИ...)
Для некоторых элементов конструкции, особенно

соединений, например сварных, существует очень много факторов, влияющих на свойства основного материала. Их необходимо учитывать при испольлзовании S-N кривой данного материала.
В подобных случаях лучше использовать S-N кривую, которая была построена по результатм усталостных испытаний компоненты конструкции - S-N кривая компоненты

Слайд 16

S-N КРИВАЯ КОМПОНЕНТЫ СТРОИТСЯ ПО НОМИНАЛЬНЫМ (УДАЛЕННЫМ) НАПРЯЖЕНИЯМ
P
P
Номинальное
напряжение
P
_
A
A
Сваренная деталь класса

F (BS7608)

Слайд 17

S-N КРИВЫЕ ДЛЯ СВАРЕННОЙ ДЕТАЛИ BS7608

Слайд 18

S-N МЕТОД - ПОДОБИЕ
Долговечность здесь . . . . . .

. . . . . . . . такая же как в образце . . . . . . . . ,
номинальные напряжения одинаковы

Слайд 19

В рамках S-N метода предполагается, что долговечность детали или конструкции равна

долговечности испытанного в лаборотории образца, если в обоих случаях действуют одинаковые номинальные напряжения
Если условия испытания образцов не соответсвуют условиям работы изделия, то принцип подобия не работает и необходимо скорректировать некотроые факторы, такие как среднее напряжение цикла, условия окружающей среды, обработка поверхности и т.д.

S-N МЕТОД - ПОДОБИЕ

Слайд 20

Нагрузки переменной амплитуды – правило Майнера и метод падающего дождя

Слайд 21

Правило Майнера – Блочное нагружение
Правило Майнера назначает каждому циклу «долю повреждения»

равную 1/Nf, где Nf – это количество циклов до разрушения для определенного уровня нагружения (определяется по S-N кривой)

Предполагается, что разрушение произойдет, когда сумма повреждений вносимых всеми циклами будет равна 1. Если суммарное повреждение для заданного количества блоков нагружения D < 1, то долговечность определяется как 1/D – количество повторений блоков

Слайд 22

Размах напр.
Среденее напр. цикла
Кривая усталости материала
ресурса
Накопленное повреждение
%
5
.
0
60000
300
=
=
∴
300 Циклов
100 MPa
∑
=
i
f
i
N
N
поврежедение
ПОДСЧЕТ ПОВРЕЖДЕНИЙ

ПО МАЙНЕРУ

Слайд 23

ПРАВИЛО ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ (ПРАВИЛО ПАЛМГРЕНА-МАЙНЕРА)
Линейный
Нет эффектов последовательности нагружения

Слайд 24

n
1
N
1
N
1
S
1
Исходная S-N кривая
S-N кривая после
Действия напряжений
для циклов
S
1
n
1
Циклов до разрушения (log)
ПРАВИЛО

МАЙНЕРА И НА S-N КРИВОЙ

Амплитуды анпряжений (log)

Слайд 25

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ
Преимущества:
1. Простота
2. В общем хорошее совпадение

с большим количеством тестов
Недостаток:
Не учитывается влияние последовательности нагружения на величину повреждения. Например: испытания показывают, что циклы с большей амплитудой напряжений следующие за циклами с меньшей амплитудой напряжений вносят повреждений больше, чем в случае обратной последовательности

Слайд 26

НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Преимущества: - D = (nf/Nfi)p - закон учитвыает как

последовательность так и уровень нагрузок.
-если p достоверно известно из экспериментов, то можно получить лучший результат
Недостатки: - p необходимо определять на основе большого количества экспериментов, что часто является затруднительным
в большинстве случаев истории нагружения псевдослучайные, то есть заранее неизвестны .
поиск p – трудоемкий процесс, требующий проведения большого количества тестов на разных уровнях напряжений цикла-

Вывод: Нелинейная теория очень затруднительна для применения и не дает существенных преимуществ в расчетах.
На практике эта теория не применяется. Поэтому не применяется и в MSC.Fatigue.

Слайд 27

Нагрузки переменной амплитуды – прогнозирование долговечности

Слайд 28

Циклы напряжений или деформаций:
История нагружения
Поиск всплесков и провалов
Схематизация цикла
Диапазоны

размаха цикла и среднее напряжение

ЧТО ЯВЛЯЕТСЯ ПРИЧИНОЙ ПОЯВЛЕНИЯ И РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН?

Слайд 29

МЕТОД ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯ

Слайд 30

СХЕМАТИЗАЦИЯ ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯ
Идея метода зародилась независимо у Матсуиши

и Эндо по аналогии с падающим дождем с крыши пагоды.
Основные правила: капли дождя стекают вниз на каждом повороте и продолжают свое движение только в случае либо:
Если поток сверху прерывает движение капли или
Если капля достигает поворот (пик), который больше предыдущего
Очень хороший способ графического представления результатов работы алгоритма падающего дождя – это гистограмма Rainflow Cycle Count Matrix

Слайд 31

МАТРИЦА ПОДСЧИТАННЫХ ЦИКЛОВ

Слайд 32

МЕТОД ДОЖДЯ И ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ/ДЕФОРМАЦИЙ

Слайд 33

Материалы в условиях циклического нагружения обнаруживают «эффект памяти» (они «помнят» наибольшие

достигнутые в процессе нагружения уровни напряжения и деформаций)
Кривая деформирования материала в условиях циклического нагружения описывает петлю гистерезеса
Метод дождя выявляет «закрытые» петли гитерезеса, образованные циклическим нагружением

МЕТОД ДОЖДЯ И ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ/ДЕФОРМАЦИЙ

Слайд 34

Размах напр.
Среденее напр. цикла
Кривая усталости материала
ресурса
Накопленное повреждение
%
5
.
0
60000
300
=
=
∴
300 Циклов
100 MPa
∑
=
i
f
i
N
N
поврежедение
ПОДСЧЕТ ПОВРЕЖДЕНИЙ

ПО МАЙНЕРУ

Слайд 35

История нагружения
Поиск всплесков и провалов
Подсчет циклов
Подсчте повреждений
Гистограмма распределения повреждений
LIFE
ПОСЛЕДЛОВАТЕЛЬНОСТЬ АНАЛИЗА –

ОБЗОР

Потеря информации
о частоте

Потеря информации
о последовательности
нагружения

долговечность

Слайд 36

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Слайд 37

ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

Слайд 38

СРЕДНЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЦИКЛА
N = константа для все точек

Слайд 39

Коэффициент асимметрии: R = σmin/σmax
Большинство испытаний образцов на усталость проводится для

значений R = -1 (симметричный цикл)
Если имеются циклы с другим значением R, то необходимо провести коррекцию уровня напряжений с тем, чтобы можно было сравнить циклы нагружения со стандартной S-N кривой, полученной рпи R=-1
Замечание: среднее напряжение сжатия не сильно влияет на усталость материала

СРЕДНЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЦИКЛА

Слайд 40

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА

Слайд 41

Un-Safe
Un-Safe
опсно
безопасно
Диаграммы Гербера и Гудмана
КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА
Среднее напряжение
амплитуда напряжений

Слайд 42

Чаще всего для коррекции уровня средних напряжений применяются методы Гудмана и

Гербера (так называемые диаграммы Гудмана и Гербера)
Результаты тестов находятся между кривыми Гудмана и Гербера, но метод Гудмана более надежный

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА

Слайд 43

Метод Гудмана
Метод Гербера
2
σ
σ
a
m
u
e
амплитуда напряжений
среднее напряжение
S
предел прочности на растяжение
S
эквивалентоне напряжение для

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА

Слайд 44

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА
Диаграммы Гербера и Гудмана в сравнении с диаграммой

Зодерберга

Среднее напряжение

амплитуда напряжений

Слайд 45

Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

Слайд 46

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ

Малые лабороторные образцы и большие инженерные сооружения
Вляние размеров образцов

на предел выносливости:

Слайд 47

Предел выносливости используемый при проектировании (Se) может быть получен из

экспериментального предела выносливости (S’e) для разных размеров образцов: Se=S’e Csize

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ

В единицах СИ:

Слайд 48

Тип нагружения
Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

Слайд 49

ТИП НАГРУЖЕНИЯ
Задача:
Есть данные испытаний образцов при кручении - изгибе

Конструкция работает в условиях растяжения – сжатия

Слайд 50

Выточки и неоднородности
Тип нагружения
Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

Слайд 51

ВЫТОЧКИ

Слайд 52

Другим фактором уменьшающим долговечность конструкции являютя всякого рода вырезы, т. е.

концентраторы напряжений
Обычно, если материал не обладает повышенной прочностью, предел выносливости детали уменьшается не так сильно, как можно было бы ожидать учитывая коэффициент концентрации Kt
Различие между теоретическим коэффициентом концентрации Kt и эффективным Kf состоит в чувсвительности к действию концентраторов, котрая повышается с увеличением прочности материала

ВЫТОЧКИ

Слайд 53

КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ
Измеренное номинальное напряжение = S
Действительное напряжение в критическом месте
σ

= S . Kt

Иногда бывает возможным расположить датчик деформаций рядом с критическим местом
В этом случае на практике поступают так: монтирую датчики рядом с критическим местом, а для получения истинного критического напряжения используют коэффициент концентрации ‘ Kt’

Слайд 54

ДВА СПОСОБА ПРИМЕНЕНИЯ Kt (SN АНАЛИЗ)
Расчет новой истории умножением старой на

Kt.
Это простейший способ, но может занять много времени для умножения нагрузок, представленных большим числом файлов нагружения

Уменьшает предел выносливости материала
При этом используется коэффициент Kf.
Kf есть функция от Kt и является мерой восприимчивости материала к концентрации напряжений
Безопасней использовать Kf = Kt

Модификация истории
нагружения

Модификация кривой
усталости

Слайд 55

ЭФФЕКТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В УСТАЛОСТИ
Эффект действия концентрации напряжений в усталости таков,

что для заданной долговечности уменьшается разрушающее усталостное напряжение. Это явление харктеризуется «Коэффициентом уменьшения усталостной прочности» - Kf . Kf может быть определен только на основе длительных усталостных испытаний и определяется как соотношение:
усталостная прочность без концентратора
Kf = -------------------------------------------
усталостная прочность с концентратором
Этот коэффициент зависит от материала и от геметрии. В общем случае меньше, чем Kt .

Слайд 56

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ Kf и Kt
Kt зависит только от геометрии концентратора и

относительно просто определяется, но Kf зависит также от материала и, теоретичесеки, должен быть измерен для всех возможных комбинаций материал-концентратор. Можно ли определить Kf по Kt ?
Для начала ввдем параметр q – коэффициент чувствительности:
q = (Kf - 1) / (Kt - 1)
Для материалов не чувствительных к концентраторам Kf =1 и q=0.
Для материалов абсолютно чувствительных Kf = Kt и q=1.

Слайд 57

Kf = 1 + ( Kt - 1 ) / (

1 + a / r )

Имперически было определено, что:
q = 1 / ( 1 + a / r )
Где r – это радиус вершины надреза и “a” – функция предела прочности материала:
a = 0.0254 ( 2079 / UTS ) 1.8 единицы - МПа и мм
Таким образом получим зависимость Kf от Kt:

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ Kf и Kt

Слайд 58

1E3
1E4
1E5
1E6
1E7
1E8
200
400
600
800
1000
SMOOTH
Kt=3, Kf=2.67
Cross Plot of Data : KFEFFECT
NOTCHED
UNNOTCHED
Life(Cycles)
Amplitude(MPa)
ВЛИЯНИЕ Kt и Kf НА

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Слайд 59

На детали с большим ресурсом концентраторы влияют существенно больше, чем в

случае с малыми сроками службы
Это часто учитывается введением специального коэффициента Kf’ для 1000 циклов нагружения

ВЛИЯНИЕ Kt и Kf НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Слайд 60

ВЛИЯНИЕ Kf
1000 циклов
Переходный участок
Без концентратора
С концентратором
Напряжение
Долговечность
Kf
Kf’

Слайд 61

КРИВАЯ Kf’ - SU

Слайд 62

Обработка поверхности
Вырезы и неоднородности
Тип нагружения
Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение

цикла

Слайд 63

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ
Усталостные трещины обычно начинают рост на поверхности детали. Следовательно, условия

условия обработки поверхности существенно влияют на срок службы.
Чем лучше обработана поверхность, тем дольше будут зарождаться трещины.
Остаточноые напряжения сжатия у поверхности могут также благоприятно повлиять на долговечность. Эти напряжения будут сдерживать рост трещин в условиях нагружения с большой частотой (многоцикловая усталость). Для создания остаточных напряжений используют специальные виды обработки поверхности.

Слайд 64

СВЯЗЬ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ЭФФЕКТАМИ

Слайд 65

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ
Замечание: кривые представлены только для стали

Слайд 66

Влияние полировки поверхности хорошо прослеживается на предыдущем слайде.
Коэффициент уменьшения прочности

связан коэффициентом состояния поверхности и прочночтью стали.
Иногда кривые для деталей с качественно обработанной поверхностью близки к кривым для деталей с качественной машинной обработкой.
Эффект влияния шероховатости поверхности обычно учитывается при помощи коэффициента, понижающего предел усталости.
В логарифмических координатах это выглядит так: наклон кривой усталости изменяется в соотетсвии с уменьшением предела усталости, при этом в области 1000 циклов кривая почти не изменяется.

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ

Слайд 67

ПОПРАВКА НА ОБРАБОТКУ ПОВЕРХНОСТИ
1000 циклов
Переходный участок
Полированный образец
Грубый
Напряжение
Долговечность

Слайд 68

ЭФФЕКТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СЖАТИЯ
растяжение
сжатие
Напряжение сжатия
Осцилируещее напряжение
изгиба
Результирующие напряжения у поверхности никогда не

станут растягивающими и, следовательно, трещины не начнут рост.

Этот эффект работает только в случае большой частоты нагружения, где приложенных у поверхности напряжений не достаточно, чтобы преодолеть остаточные напряжения сжатия.

растяжение

сжатие

растяжение

сжатие

Слайд 69

КАК СОЗДАТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СЖАТИЕ?
Дробеструйная обработка поверхности
Под давлением струи металлических шариков создаются

остаточные напряжения сжатия
Холодная прокатка
Поверхность детали обкатывается валками для создания остаточных напряжений сжатия
Азотирование
Производится нагрев детали в среде аммиака. Деталь расшряется и нитраты реагируют с металлом. После охлаждения деталь сжимается и приобретает упрочненный поверхностный слой.

Слайд 70

S-N метод в MSC.Fatigue
Особенности
Упругие напряжени
Применение метода дождя
Коррекция среднего напряжения
Сварные

конструкции
Параметры статистического доверия
Линейное суммирование повреждений по Палмгрену-Майнеру
Назначаемый пользователем ресурс
Кривые усталости материала и детали
Обработка поверхности
Анализ коэффициентов запаса
Индикаторы биаксиальности

Слайд 71

= предел выносливости ; = предел прочности;
Коэффициент, на который можно

увеличить уровень действущих напряжений (среднее напряжение цикла) без разрушающих последствий.

∴

--- 1

⁄

–

( )

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА (f) ПО ГУДМАНУ

Слайд 72

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА (f) ПО ГУДМАНУ
По Гудману::
коэффициент запаса =
По Герберу:

коэффициент запаса =

Слайд 73

Оценка полной долговечности до разрушения.
Не различаются стадии между зарождением и ростом

трещин.
Используются локальные или номинальные напряжения в качестве параметра контроля.
Долговечность расчитывается на с использованием кривых усталости Велера в логарифмических координатах (S-N кривые).
Оцениваемая долговечность ассоциируется с вероятностью разрушения ввиду вероятносного характера построения кривых усталости.
Приведение сложных случайных нагружений к набору циклов с заданными размахами и средними напряжениями при помощи метода падающего дождя

ОБЗОР МЕТОДА ПОЛНОЙ
ДОЛГОВЕЧНОСТИ (S-N анализ)

Слайд 74

S-N анализ подходит для оценивания повреждений:
В усталостных задачах с большим сроком

службы, где зоны пластичности пренебрежимо малы и можно воспользоваться S-N методом
При анализе компонент, где не подходят модели зарождения и роста трещин, напрмер – композиты и сваренные детали
В случаях, когда заранее накоплен большой объем информации по кривым усталости

Учет эффекта действия среднего напряжения производится по алгоритмам Гудмана и Гербера

ОБЗОР МЕТОДА ПОЛНОЙ
ДОЛГОВЕЧНОСТИ (S-N анализ)

Слайд 75

Пример: S-N анализ пластины с вырезом и отверстием
Проведем простой S-N анализ
На входе

– один источник нагружения (симметричная нагрузка)

Слайд 76

Информация о нагружении

Слайд 77

Слайд 78

ГРАФИК ПРОСТОГО НАГРУЖЕНИЯ

Слайд 79

ВЫБОР СОЗДАННОГО НАГРУЖЕНИЯ

Слайд 80

УСТАНОВКИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

Слайд 81

Презентация "MSC.Patran PAT 318 2002 - 16" - скачать презентации по Информатике

Содержание

МЕТОД КРИВЫХ УСТАЛОСТИ ВЕЛЛЕРА (МЕТОД S-N КРИВЫХ)Метод S-N кривых используется для

Оперирует понятием «циклы напряжений»Метод известен как «многоцикловая усталость» или «метод номинальных

S-N КРИВЫЕ

Устройтсво Велера для испытания деталейжелезно-дроржного транспорта на усталость (с 1852 по

Некоторые результаты испытаний Велерапри изгибно-крутильном нагруженииАмпоитуды напряженийГладкий валВал с надрезомЛогарифм долговечности

МЕТОД S-N КРИВЫХМетод S-N кривых использует (предполагая упругие) номинальные напряжения (S)

Использование метода S-N кривых предполагает:Выяснение корректной усталостной кривой для анализа Определение

S-N КРИВЫЕ

При испытаниях сталей на усталость (при постоянной амплитуде нагружения) было выявлено

S-N КРИВЫЕ МАТЕРИАЛАLog(Stress)Log(Life)Steel or TiAl alloyor steel in seawater

РАССЕИВАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ S-N КРИВЫХ

S-N КРИВЫЕ ДЛЯ КОМПОЕНТЫ (ДЕТАЛИ, СБОРКИ, КОСТРУКЦИИ...)Для некоторых элементов конструкции, особенно

S-N КРИВАЯ КОМПОНЕНТЫ СТРОИТСЯ ПО НОМИНАЛЬНЫМ (УДАЛЕННЫМ) НАПРЯЖЕНИЯМPPНоминальное напряжениеP_AAСваренная деталь класса

S-N КРИВЫЕ ДЛЯ СВАРЕННОЙ ДЕТАЛИ BS7608

S-N МЕТОД - ПОДОБИЕДолговечность здесь . . . . . .

В рамках S-N метода предполагается, что долговечность детали или конструкции равна

Нагрузки переменной амплитуды – правило Майнера и метод падающего дождя

Правило Майнера – Блочное нагружениеПравило Майнера назначает каждому циклу «долю повреждения»

Размах напр.Среденее напр. циклаКривая усталости материаларесурсаНакопленное повреждение %5.060000300==∴300 Циклов100 MPa∑=ifiNNповрежедениеПОДСЧЕТ ПОВРЕЖДЕНИЙ

ПРАВИЛО ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ (ПРАВИЛО ПАЛМГРЕНА-МАЙНЕРА)Линейный Нет эффектов последовательности нагружения

n1N1N1S1Исходная S-N криваяS-N кривая послеДействия напряженийдля циклов S1n1Циклов до разрушения (log)ПРАВИЛО

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ Преимущества:1. Простота2. В общем хорошее совпадение

НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙПреимущества: - D = (nf/Nfi)p - закон учитвыает как

Нагрузки переменной амплитуды – прогнозирование долговечности

Циклы напряжений или деформаций:История нагруженияПоиск всплесков и проваловСхематизация цикла Диапазоны

МЕТОД ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯ

СХЕМАТИЗАЦИЯ ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯИдея метода зародилась независимо у Матсуиши

МАТРИЦА ПОДСЧИТАННЫХ ЦИКЛОВ

МЕТОД ДОЖДЯ И ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ/ДЕФОРМАЦИЙ

Материалы в условиях циклического нагружения обнаруживают «эффект памяти» (они «помнят» наибольшие

Размах напр.Среденее напр. циклаКривая усталости материаларесурсаНакопленное повреждение %5.060000300==∴300 Циклов100 MPa∑=ifiNNповрежедениеПОДСЧЕТ ПОВРЕЖДЕНИЙ

История нагруженияПоиск всплесков и проваловПодсчет цикловПодсчте поврежденийГистограмма распределения поврежденийLIFEПОСЛЕДЛОВАТЕЛЬНОСТЬ АНАЛИЗА –

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬСреднее напряжение цикла

СРЕДНЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЦИКЛАN = константа для все точек

Коэффициент асимметрии: R = σmin/σmaxБольшинство испытаний образцов на усталость проводится для

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА

Un-SafeUn-SafeопснобезопасноДиаграммы Гербера и ГудманаКОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛАСреднее напряжениеамплитуда напряжений

Чаще всего для коррекции уровня средних напряжений применяются методы Гудмана и

Метод Гудмана Метод Гербера2σσamueамплитуда напряженийсреднее напряжениеSпредел прочности на растяжениеSэквивалентоне напряжение для

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛАДиаграммы Гербера и Гудмана в сравнении с диаграммой

Геометрические размерыФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬСреднее напряжение цикла

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ Малые лабороторные образцы и большие инженерные сооруженияВляние размеров образцов

Предел выносливости используемый при проектировании (Se) может быть получен из

Тип нагруженияГеометрические размерыФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬСреднее напряжение цикла

ТИП НАГРУЖЕНИЯЗадача: Есть данные испытаний образцов при кручении - изгибе

Выточки и неоднородностиТип нагруженияГеометрические размерыФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬСреднее напряжение цикла

ВЫТОЧКИ

Другим фактором уменьшающим долговечность конструкции являютя всякого рода вырезы, т. е.

КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙИзмеренное номинальное напряжение = SДействительное напряжение в критическом месте σ

ДВА СПОСОБА ПРИМЕНЕНИЯ Kt (SN АНАЛИЗ)Расчет новой истории умножением старой на

ЭФФЕКТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В УСТАЛОСТИЭффект действия концентрации напряжений в усталости таков,

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ Kf и KtKt зависит только от геометрии концентратора и

Kf = 1 + ( Kt - 1 ) / (

1E31E41E51E61E71E82004006008001000SMOOTHKt=3, Kf=2.67Cross Plot of Data : KFEFFECTNOTCHEDUNNOTCHEDLife(Cycles)Amplitude(MPa)ВЛИЯНИЕ Kt и Kf НА

На детали с большим ресурсом концентраторы влияют существенно больше, чем в

ВЛИЯНИЕ Kf1000 цикловПереходный участокБез концентратораС концентраторомНапряжение Долговечность KfKf’

КРИВАЯ Kf’ - SU

Обработка поверхностиВырезы и неоднородностиТип нагруженияГеометрические размерыФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬСреднее напряжение

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИУсталостные трещины обычно начинают рост на поверхности детали. Следовательно, условия

СВЯЗЬ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ ЭФФЕКТАМИ

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИЗамечание: кривые представлены только для стали

Влияние полировки поверхности хорошо прослеживается на предыдущем слайде. Коэффициент уменьшения прочности

ПОПРАВКА НА ОБРАБОТКУ ПОВЕРХНОСТИ1000 цикловПереходный участокПолированный образецГрубый Напряжение Долговечность

ЭФФЕКТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СЖАТИЯрастяжениесжатиеНапряжение сжатияОсцилируещее напряжениеизгибаРезультирующие напряжения у поверхности никогда не

КАК СОЗДАТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СЖАТИЕ?Дробеструйная обработка поверхностиПод давлением струи металлических шариков создаются

S-N метод в MSC.FatigueОсобенности Упругие напряжени Применение метода дождяКоррекция среднего напряженияСварные

= предел выносливости ; = предел прочности;Коэффициент, на который можно

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА (f) ПО ГУДМАНУПо Гудману:: коэффициент запаса = По Герберу:

Оценка полной долговечности до разрушения.Не различаются стадии между зарождением и ростом

S-N анализ подходит для оценивания повреждений:В усталостных задачах с большим сроком

Пример: S-N анализ пластины с вырезом и отверстиемПроведем простой S-N анализНа входе

МЕТОД КРИВЫХ УСТАЛОСТИ ВЕЛЛЕРА (МЕТОД S-N КРИВЫХ)
Метод S-N кривых используется для

Оперирует понятием «циклы напряжений»
Метод известен как «многоцикловая усталость» или «метод номинальных

Устройтсво Велера для испытания деталей
железно-дроржного транспорта на усталость
(с 1852 по

Некоторые результаты испытаний Велера
при изгибно-крутильном нагружении
Ампоитуды напряжений
Гладкий вал
Вал с надрезом
Логарифм долговечности

МЕТОД S-N КРИВЫХ
Метод S-N кривых использует (предполагая упругие) номинальные напряжения (S)

Использование метода S-N кривых предполагает:
Выяснение корректной усталостной кривой для анализа
Определение

S-N КРИВЫЕ МАТЕРИАЛА
Log(Stress)
Log(Life)
Steel or Ti
Al alloy
or steel in seawater

S-N КРИВЫЕ ДЛЯ КОМПОЕНТЫ (ДЕТАЛИ, СБОРКИ, КОСТРУКЦИИ...)
Для некоторых элементов конструкции, особенно

S-N КРИВАЯ КОМПОНЕНТЫ СТРОИТСЯ ПО НОМИНАЛЬНЫМ (УДАЛЕННЫМ) НАПРЯЖЕНИЯМ
P
P
Номинальное
напряжение
P
_
A
A
Сваренная деталь класса

S-N МЕТОД - ПОДОБИЕ
Долговечность здесь . . . . . .

Правило Майнера – Блочное нагружение
Правило Майнера назначает каждому циклу «долю повреждения»

ПРАВИЛО ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ (ПРАВИЛО ПАЛМГРЕНА-МАЙНЕРА)
Линейный
Нет эффектов последовательности нагружения

n
1
N
1
N
1
S
1
Исходная S-N кривая
S-N кривая после
Действия напряжений
для циклов
S
1
n
1
Циклов до разрушения (log)
ПРАВИЛО

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНОГО СУММИРОВАНИЯ
Преимущества:
1. Простота
2. В общем хорошее совпадение

НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Преимущества: - D = (nf/Nfi)p - закон учитвыает как

Циклы напряжений или деформаций:
История нагружения
Поиск всплесков и провалов
Схематизация цикла
Диапазоны

СХЕМАТИЗАЦИЯ ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ДОЖДЯ
Идея метода зародилась независимо у Матсуиши

История нагружения
Поиск всплесков и провалов
Подсчет циклов
Подсчте повреждений
Гистограмма распределения повреждений
LIFE
ПОСЛЕДЛОВАТЕЛЬНОСТЬ АНАЛИЗА –

ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

СРЕДНЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЦИКЛА
N = константа для все точек

Коэффициент асимметрии: R = σmin/σmax
Большинство испытаний образцов на усталость проводится для

Un-Safe
Un-Safe
опсно
безопасно
Диаграммы Гербера и Гудмана
КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА
Среднее напряжение
амплитуда напряжений

Метод Гудмана
Метод Гербера
2
σ
σ
a
m
u
e
амплитуда напряжений
среднее напряжение
S
предел прочности на растяжение
S
эквивалентоне напряжение для

КОРРЕКЦИИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИКЛА
Диаграммы Гербера и Гудмана в сравнении с диаграммой

Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ

Малые лабороторные образцы и большие инженерные сооружения
Вляние размеров образцов

Тип нагружения
Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

ТИП НАГРУЖЕНИЯ
Задача:
Есть данные испытаний образцов при кручении - изгибе

Выточки и неоднородности
Тип нагружения
Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение цикла

КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ
Измеренное номинальное напряжение = S
Действительное напряжение в критическом месте
σ

ДВА СПОСОБА ПРИМЕНЕНИЯ Kt (SN АНАЛИЗ)
Расчет новой истории умножением старой на

ЭФФЕКТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В УСТАЛОСТИ
Эффект действия концентрации напряжений в усталости таков,

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ Kf и Kt
Kt зависит только от геометрии концентратора и

1E3
1E4
1E5
1E6
1E7
1E8
200
400
600
800
1000
SMOOTH
Kt=3, Kf=2.67
Cross Plot of Data : KFEFFECT
NOTCHED
UNNOTCHED
Life(Cycles)
Amplitude(MPa)
ВЛИЯНИЕ Kt и Kf НА

ВЛИЯНИЕ Kf
1000 циклов
Переходный участок
Без концентратора
С концентратором
Напряжение
Долговечность
Kf
Kf’

Обработка поверхности
Вырезы и неоднородности
Тип нагружения
Геометрические размеры
ФОАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среднее напряжение

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ
Усталостные трещины обычно начинают рост на поверхности детали. Следовательно, условия

ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ
Замечание: кривые представлены только для стали

Влияние полировки поверхности хорошо прослеживается на предыдущем слайде.
Коэффициент уменьшения прочности

ПОПРАВКА НА ОБРАБОТКУ ПОВЕРХНОСТИ
1000 циклов
Переходный участок
Полированный образец
Грубый
Напряжение
Долговечность

ЭФФЕКТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СЖАТИЯ
растяжение
сжатие
Напряжение сжатия
Осцилируещее напряжение
изгиба
Результирующие напряжения у поверхности никогда не

КАК СОЗДАТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СЖАТИЕ?
Дробеструйная обработка поверхности
Под давлением струи металлических шариков создаются

S-N метод в MSC.Fatigue
Особенности
Упругие напряжени
Применение метода дождя
Коррекция среднего напряжения
Сварные

= предел выносливости ; = предел прочности;
Коэффициент, на который можно

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА (f) ПО ГУДМАНУ
По Гудману::
коэффициент запаса =
По Герберу:

Оценка полной долговечности до разрушения.
Не различаются стадии между зарождением и ростом

S-N анализ подходит для оценивания повреждений:
В усталостных задачах с большим сроком

Пример: S-N анализ пластины с вырезом и отверстием
Проведем простой S-N анализ
На входе