испытание до 107
циклов задано всего лишь по возможности испытать за несколько суток
образец, задавая частоту мотором от сети 50 Гц.
Расчеты конструкций на усталость
исходят из испытаний двух типов. По ГОСТ испытывается в симметричном цикле
(R = -l) серия образцов при
разных напряжениях и определяется предел выносливости (предел
усталости) а_, — наибольшее напряжение, при котором за 107
циклов разрушение не наступило. Однако это вовсе не гарантирует, что
разрушения не будет и при большем числе циклов. Например, предел
выносливости a_j мартенситно-стареющей стали Н18К9М5Т на базе
108 циклов на 8 % ниже, чем на стандартной базе 107
циклов [12].
Более информативно испытание с
непрерывным измерением длины трещины L: при постоянной нагрузке а
интенсивность напряжений
~ aVX растет,
так что испытание одного образца дает всю кривую (AL/AN) ~
(АК{)т (а попутно и величину К1с).
Здесь легко реализуются и испытания при разной асимметрии цикла
R.
Догадка «если прочнее вообще, то
прочнее и при усталости» не подтвердилась. Поэтому испытание на
усталость необходимо, и его схему желательно выбирать поближе к условиям
нагружения в конструкции. (В том числе с учетом температуры и коррозионной
агрессивности среды).
Комплекс требований.
Все рассмотренные выше характеристики необходимы, не
взаимозаменяемы и интуитивно учитываются при выборе материала. Но
только две из них могут непосредственно входить в расчеты конструкции:
a0 2 и К1с (и константы С и т
закона усталости (AL/AN) = C(A^)m —
если известны достаточно надежно).
С ростом энергонапряженности
конструкций изменилась психология конструктора. Появилась концепция
безопасного разрушения: надо обеспечить не отсутствие всегда и
любых трещин (что невозможно), а возможно больший допустимый
(докритический) размер для них. Например, если перечисленные в табл. 5.4
высокопрочные стали будут работать при напряжении, близком к пределу
усталости а_{, то
критический размер трещины LKp =
(А'1с/ст_1)2/-Л/= 10 мм. Тогда регламент
и разрешение дефектоскопии должны гарантированно выявлять в любом
месте конструкции трещину размером около 1 мм.
Качество таких сталей и
сопоставляется прежде всего на поле a0 2
— К^с (см. табл. 5.4). Не формализуемая на
сегодня задача — выбор стали (и ее состояния) по совокупности
характеристик прочности а0 2, ов,
вязкости Kic KCU, KCV и пластичности 5, у. В их наборе
нет избыточности, а оптимальное их сочетание для каждого применения стали
может оказаться Разным. Хотя трудно сочетать высокий предел текучести
a0 2 и высокую
