2015-03-20
474
В предыдущем разделе был представлен один из аспектов решения проблемы повышения безопасности, связанный с учетом влияния истории нагружения, когда реальный процесс представляется формализованными блоками со случайно изменяющимися параметрами.
Еще один эффективный путь решения рассматриваемой задачи связан с переходом от силовых критериев (СК) к деформационным критериям (ДК) сопротивления усталости. Будучи разработанным для моделирования процессов малоцикловой усталости, ДК были распространены на область многоцикловой усталости и в настоящее время являются основой единой методологии прогнозирования долговечности, применяемой западными специалистами.
Основное преимущество деформационных критериев заключается в более высокой достоверности расчета при нестационарном и случайном нагружении. Это связано со следующим:
¾ деформация материала как мера нагруженности связана с природой усталости теснее, чем напряжение;
¾ ДК ближе соответствует процедуре схематизации нагрузок, смысл которой заключается в регистрации замкнутых петель механического гистерезиса;
|
|
|
¾ нестабильность формы кривых деформирования при циклическом нагружении ведет к прогрессивному накоплению систематической ошибки при СК, а для ДК систематическая ошибка стабильна в широком диапазоне интенсивности нагружения.
Среди других преимуществ деформационных критериев следует отметить их:
¾ универсальность, т.е. устойчивость кривой усталости к влиянию таких факторов, как асимметрия цикла, размеры сечения;
¾ простоту и экономичность получения характеристик сопротивления усталости;
¾ хорошую сочетаемость с современными расчетами напряженно–деформированного состояния по МКЭ, при котором определяются истинные деформации элементов конструкций.
По ДК целесообразно рассчитывать элементы конструкций, находящихся в условиях неоднородного напряженного состояния и подвергающиеся в зонах локализации местным пластическим деформациям.
В инженерной практике возможность уточнения прогноза ресурса за счет применения деформационных критериев до сих пор не использовалась, хотя факт боле узкого рассеяния долговечностей при испытаниях образцов в жестком режиме нагружения (контроль деформаций) давно отмечен исследователями. Об этом свидетельствуют усталостные испытания образцов в условиях высоких концентратов напряжений, когда в вершине надреза наблюдается стеснение деформаций, режим нагружения приближается к жесткому и в итоге рассеяние долговечностей уменьшается [17].
Для деформационных критериев параметр 
, имеющий смысл величины 
при lgNA=5, можно принимать вдвое меньше 
, найденного для силовых критериев (табл. 6.1).
|
|
|
Таблица 6.1
Отношение параметров базового уравнения (4.2)
| Материал | 
|
| сталь 15Г2АФ | 2,13 |
| сталь45 | 2,17 |
| сталь1Х13 | 2,00 |
| сталь ЭП-310 Ш | 2,20 |
| бронза Бр АЖ9 | 1,14 |
| чугун СЧ21-40 | 2,00 |
| сплав ВТ 3-1 | 1,41 |
| сплав ВТ 3-1 | 1,34 |
Предполагая, что на уровне неограниченной долговечности 
характеристики сопротивления усталости для СК и ДК совпадают, окончательно получаем уравнение:
(6.1)
устанавливающее взаимосвязь между параметрами рассеяния долговечностей при ДК и СК.
