Нагружение образцов при ручном управлении испытательной установкой

В случае усталостного разрушения с шейкой диаметры шейки и цилиндрической части стержня и предельное относительное удлинение совпадают с аналогичными пластическими характеристиками, полученными однократным растяжением. Уровень напряжений, соответствующий переходу от хрупкого разрушения к пластическому, зависит от амплитуды пластической деформации за цикл, которая в свою очередь зависит от частоты нагружения. В испытаниях нагружение образцов производилось статически, при ручном управлении испытательной установкой. Ясно, что длительность воздействия максимальной нагрузки при этом вызывала значительные пластические деформации за цикл, что и привело к перелому линии выносливости на уровне напряжений. С целью уточнения указанного переходного уровня напряжений были выполнены испытания нескольких образцов при частотах 200-600 цикл/мин.

Образцу давалась статическая нагрузка около 0,75-0,8, после чего включался вибратор, максимальная нагрузка поднималась до заданного, а минимальная снижалась до необходимого уровня, соответствующего принятому.

Циклы нагружения начинали фиксировать после того, как достигался заданный режим. Долговечность образцов значительно возросла. Обрывы их проходили хрупко, в основном по захватам в цангах установки, так что фактическая долговечность может быть еще выше. Следует отмстить, что при медленных загружениях, характеризуемых n=l-4 цикл/мин, обеспечивающих значительные пластические деформации, упрочнение концевых участков не производилось, а шейка образовывалась в середине рабочей части, как при статических испытаниях. Полученные опытные точки ложатся на линию выносливости, имеющую перелом при 0,8. При высоких частотах нагружения (>200 цикл/мин) даже при уровне напряжений 0,9ап указанного выше характерного перелома линий выносливости не наблюдалось, а все обрывы происходили хрупко, по захватам.

Для проверки высказанного предположения о зависимости долговечности образца от скорости пластического деформирования в шейке была испытана серия образцов, которые после статического растяжения до момента образования шейки испытывались далее на циклическую нагрузку, максимальное значение которой равнялось достигнутой предельной статической.

Если принять равенство пластических деформаций в шейке за каждый цикл, то можно определить время, необходимое для формирования шейки. По данным испытаний образцов при высоких частотах значение, изменяясь в пределах 9-12, составляет в среднем 10-25. Причина существенных отклонений значений, полученных при низких частотах от среднего значения, может быть объяснена неравномерностью деформирования, происходящего при ручном управлении испытательной установки. Действительно, в этом случае контроль осуществляется по максимальной нагрузке, поэтому в пределах цикла нагрузка сначала возрастает очень быстро при наибольшей подаче масла, затем по мере ее возрастания скорость нагружения уменьшается. Таким образом, наибольшая часть пластической деформации проявляется непосредственно перед завершением каждого цикла загружения.

Начиная с уровня напряжений, соответствующего границе между хрупким и пластическим разрушением, при построении линии выносливости уровень напряжений влияет лишь постольку, поскольку от него зависит пластическая деформация за цикл.

Полученные численные значения 1Ш позволяют считать, что общая форма линии выносливости является действительной и для напряжений, близких к временному сопротивлению или равных ему, и на своем начальном участке она выражает связь пластической деформации за цикл с числом циклов нагружения.

Определение малоцикловой выносливости при таких высоких напряжениях необходимо при расчете на воздействие специальных и сейсмических нагрузок.