Материал: Многоцикловая усталость при переменных амплитудах нагружения

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Рис.

86.

Расчетные и

экспериментальные

дол­

говечности

и кривые ус­

талости

 

для

сплава

Д16АТ по параметру ве­

роятности

Р

=

0,01:

 

1 — линия

регрессии;

2

долговечность, соответствую ­

щая

вероятности

разруш е­

ния

Р =

0,01,

определенная

по

результатам

испытаний

при случайном

нагруж ении;

з — расчетная долговечность

по гипотезе Нортона — Д ола-

па,

соответствую щ ая

веро­

ятности

разруш ения

Р =

= 0,5;

4

расчетная долго­

вечность

по

гипотезе

Н ор­

тела — Д ол ан а, соответству­

ю щ ая

вероятности разруш е-

долговечности,

соответствую -

необходимо более детально воспроизвести

спектр

случайных

нагрузок в области перегрузок, что не удалось сделать в рам­ ках применяемой методики резонансного возбуждения цик­ лических пагрузок.

 

Рассмотрим результаты прогнозирования долговечнос­

ти,

соответствующей вероятностям разрушения,

отличаю­

щимся от Р = 0,5. Выбрано значение

Р — 0,01

как

наибо­

лее

часто применяемое и вместе с тем

не настолько

малое,

чтобы сопоставление расчета и эксперимента не имело смыс­ ла при использованных объемах выборки и в предположе­ нии логнормального распределения долговечностей. Кри­ вые усталости по параметру вероятности разрушения по­

строены по

данным испытаний при случайном нагружении

с помощью формулы [161]

 

 

 

 

N P{o) =

10lgmo™)+ups'e

(4.57)

где

lg N (crCK) — линия

регрессии, полученная по данным

испытаний

при случайном

нагружении;

%лг— оцепка

CKO

lg N,

полученная

при

регрессионном

анализе; up—

квантиль нормального распределения.

Результаты расчетов показаны на рис. 86 (сплав Д16АТ). Прогнозирование долговечности по параметру вероят­ ности разрушения производилось с помощью гипотезы Кор-

тена — Долана в форме кваитильного

суммирования —

см. формулу (3.56), которую можно записать так:

NP= Np(yaCn) Yd/# («*),

(4.58)

где N p (а) — кривая усталости при гармоническом нагру­

жении, соответствующая вероятности разрушения Р. Квантильпые кривые усталости Np (а) оценивались по формуле,

аналогичной

(4.57):

 

 

 

 

 

Л'р (о) = 10,в "w+upsis W

(4-59)

где

s I3N — оценка GKO

lg N ,

полученная при регрессион­

ном

анализед

 

 

Р — 0,01 и

Расчеты

по формуле

(4.59)

проведены при

сопоставление этих расчетов и расчетов по формуле (4.57) представлено па рис. 86. Как видно из рисунка, соответ­ ствие расчетов и экспериментов следует призпать удовлет­ ворительным. В некоторых случаях прогнозируемая дол­ говечность оказывается завышенной по сравнению с экс­ периментальной.

Точно так же, как и при сопоставлении расчета и экс­

перимента при Р = 0,5, указанное расхождение может быть

обусловлено случайным

характером сопоставляемых оце­

нок долговечностей. Из-за

ограниченного числа выборочных

данных, используемых при

построении оценок квантиль-

пых кривых

усталости при

регулярном нагружении и со­

ответственно

оценок

долговечности

при

случайном

нагру­

жении

по формуле

Кортена

Долана,

указанные

оценки

имеют

случайный

характер.

Для

учета ограниченности

выборки, применяемой для расчетов по формуле (4.58), необходимо применить аппарат толерантных пределов [2], используя в формулах (4.58) и (4.59) вместо квантиля ир коэффициент tpQi

N Pfi =

К)'8 Nlvt,CK>+!p'eIlg V

(**)■

(4.6°)

Смысл оценки

N р,е следующий:

1 — 0 —• доля

тех вы­

борок результатов испытаний при регулярном нагружении, использование которых при расчете предела ЛГр.е гаран­ тирует получение консервативной оценки истинного кван­ тиля, соответствующего вероятности разрушения Р,

Коэффициент ip,® рассчитывается по формуле

ip,в = Up -{- UQ X

где Ир, и® — квантили нормального распределения; s{- N^ a^ )

GKO

оценки

lg N (уоск), определяемое по

формуле (2.82);

sig Щуоск) — CKO lgtf.

 

 

 

Распеты

по формулам

(4.59) — (4.61)

проведены

для

Р =

0,01 и

коэффициентов

доверия 1 — 0,

равных

0,9 и

0,99. Результаты показаны па рис. 86. Анализ рисунка показывает, что учет ограниченности выборки испытанных при регулярном нагружении образцов является существен­

ным,

причем в

связи с резким возрастанием s ^ Niva к)

при

увеличении

стск толерантные границы находятся суще­

ственно левее оценок по формуле (4.59). Взаимпое распо­ ложение толерантных пределов и эмпирических долговеч­

ностей, соответствующих

вероятности

разрушения

Р =

= 0,01, таково, что можно

сделать вывод о допустимости

применения квантильного

суммирования

по

гипотезе Кор-

тена — Долана

(4.58) для

 

прогнозирования

долговечности

по параметру

вероятности.

При больших

значениях

сгс„

применение формулы (4.58) связано с возможными погреш­ ностями из-за роста N(ycci\[» что обусловлено низкой до­

стоверностью определения медианной кривой усталости в области напряжений уаСц, выходящих за диапазон а, при которых проведены усталостные испытания при регуляр­ ном нагружении. Повышение достоверности формулы (4.58) может быть достигнуто путем такого выбора диапазона уров­ ней нагрузки при обычных усталостных испытаниях, чтобы точность построения кривой усталости по параметру ве­ роятности разрушения была достаточной на уровнях уоск.

4.

А в т о м а т и ч е с к о е

управление вибрационными

испытаниями.— М .:

 

Эиергия,

1978.— 112

с.

 

 

 

2.

А й в а з я н

С . А . Статистические исследования

зависимостей.— М.

3.

Металлургия, 1968.— 230 с.

 

 

 

А л ф у т о в Н . А .

Основы расчета на устойчивость упругих си­

4.

стем.— М. : Машиностроение, 1978.— 312 с.

 

 

 

А п д р е й к и о

А .

Е . Пространственные задачи теории трещин.—

 

Киев : Наук, думка, 1982.— 346 с.

 

 

 

5.

Б а л а ш о в

В . Ф . ,

К о зл о в Л . А . Критерии сопротивления

усталости

 

при

нестационарной

нагруженпости.— Пробл.

прочности, 1979,

 

№ 1,

с.

1 9 -2 6 .

 

 

 

 

 

6.

Б а н д и н

О . А . ,

Г усе н ко в А . П Ш а р ш у к о в Г . Б .

Основы метода

 

оценки усталостного и квазистатического малоциклового поврежде­

 

ния конструкций с использованием тензорезисторов.— Машино­

7.

ведение, 1977, № 5, с. 94—100.

 

 

и спек­

Б е н д а т

Д ж . , П и р с о л

А . Применения корреляционного

трального анализа.— М. : Мир, 1983.— 312 с.

8.Б и р г е р И . А . Вероятность разрушения, запасы прочности и диаг­

ностика.— В кн. : Проблемы механики твердого деформирован­

ного тела. Л. : Судостроение, 1970, с. 71—82.

9. Б и р г е р И . А . Детерминированные и статистические модели сумми­

рования повреждений.— Пробл. прочности, 1978, № 11, с. 3 —11.

10.Б ла го ве щ е н ски й 1 0 . Н . Анализ некоторых моделей накопления

усталостных повреждений с единой точки зрения.— Завод, лаб., 1972, № 3, с. 311—318.

11.Б о й к о В . И . О выборе материала, конструкции и технологии из­

готовления датчика

усталостного повреждения.— Там же,

1981,

№ 1, с. 79—82.

 

 

 

12. Б о й к о В . И . , К о в а л ь

Ю . И . Анализ неразрушающих методов оцен­

ки усталостного

повреждения металлов.— Кпев, 1982.— 36

с .—

(Препринт/АН

УССР, Ин-т пробл. прочности).

 

13. Б о й ц о в

А . М . Определение усталостной долговечности конструк­

 

ционных

материалов при программном нагружении : Автореф.

 

дис. ... канд. техн. наук.— Рига, 1974.— 31 с.

 

14.

Б о л о т и н

В .

В . Статистические методы

в строительной

механи-

15.

ке.— М. : Стройиздат, 1965.— 279 с.

 

 

Б о л о т и н

В . В .

Применение методов теории вероятностей и теории

 

надежности

в

расчетах сооружений.— М. : Стройиздат,

1971.—

16.

255

с.

 

В . В . О прогнозировании надежности и долговечности

Б о л о т и н

17.

машин.— Машиноведение, 1977, № 5, с. 86—93.

 

Б о л о т и н

В .

В .

Случайные колебания упругих систем.— М. : На­

 

ука,

1979.— 336 с.

 

 

18.

Б о л о т и н

В . В . Стохастические модели разрушения: проверка гипо­

 

тез

и

оценка

параметров.— Механика

композит, материалов,

 

1979, №

2, с. 2 4 0 -2 4 7 .

 

 

19.

Б о л о т и н

В .

В , ,

Е р м о л е н к о А . Ф . Исследование моделей накопле-

 

нпя

усталостных

повреждоний.— Расчеты

на прочность, 1979,

20.

вып. 20, с. 3—29.

 

 

М . Н . О распределении

Б о л о т и н В . В Е р м о л е н к о А . Ф . , С и п я щ е к

 

долговечности прп случайных циклических нагрузках. — Машино­

 

ведение, 1979, № 3, с. 46—52.

 

 

21.

Б о л о т и н В . В . О безопасных размерах трещин при случайном на­

 

гружении.— Изо. АН СССР. Сер. Механика твердого тела, 1980,

22.

№ 1, с. 124—130.

 

К теории датчиков поврежде­

Б о л о т и н В . В . , Н а б о й щ и к о в С. М .

 

ния

и счетчиков

ресурса.— Расчеты

на прочность, 4983, вып. 24,

с. 79—94.

23.Б о р и с о в С. П . и др. Об одном подходе к оценке надежности кон­

структивных элементов.— В кп.: Динамическая выносливость и надежность авиационных конструкций и систем. М. : МИИГА, 1979, с. 5 7 - 6 4 .

<24л Б р о е к

Д .

Основы механики разрушения : Пер. с англ.— М. :

Высш.

шк.,

1980.— 368 с.

25.Б у г л о в Е . Г . Испытания на усталость и оценка эксплуатационной

долговечности автомобильных полуосей.— В кп.: Механическая

 

усталость в статистическом аспекте. М. : Наука, с. 97—111.

26.

Б ы к о в В .

В .

Цифровое моделирование

в статистической радиотех­

27.

нике.— М. : Сов.

радио,

1971.— 328

с.

 

уста­

В а н д ы ш е в

В .

П .

Статистические

параметры сопротивления

 

лости сталей 45 u 40Х при пиковых перегрузках.— В кн.: Меха­

 

ническая усталость в статистическом аспекте. М. : Наука, с. 112.

28.

В а с и н ю к

И . М - ,

Х а м а з а

Л . А .

О критериальной

оценке

уста­

 

лостной

прочности металлов.— Пробл. прочности,

1973,

№ 4,

с.75—77. -

29.

В а с и н ю к

И . М . ,

С и т н я н с к и й Н . А . К вопросу описания частотной

30.

зависимости усталости металлов.— Там же, 1978, Яг 2, с. 32—35.

В а с и н ю к

И . М .

О повреждении материалов при стационарном и

31.

программном нагружениях.— Там же, Яг 6, с. 49—52.

В а с и н ю к

И . М . ,

К р у к В . 3 . , Влияние рассеяния энергии па уста­

 

лостную долговечность конструкции при случайных колебаниях.—

32.

Там

же,

1979, Яг 11, с. 77—79.

В . А . Циклическая проч­

В а с и н ю к

И . М , ,

К р у к Б . 3 . , К у з ь м е н к о

 

ность

элементов

конструкций при

случайных колебаниях.—

 

В кн.: Проблемы оптимизации и надежности в строительной

 

механике : Тез. докл. М. : Стройиздат, 1979, с. 37—39.

33.В а с и н ю к И . М . , К р у к Б . 3 . Установка для испытаний на усталость

при программном нагружении.— В кн.: Прочность материалов й элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах

нагружения. Киев : Наук, думка, 1980, с. 420—425.

34. В а с и н ю к

И . М К р у к

Б . 3 . Методика исследования выносливости

листовых

материалов

при случайном

циклическом нагруже­

нии.— В

кн.: Прочность материалов и

элементов конструкций

 

при звуковых и

ультразвуковых

частотах

нагружения:

Тез.

35.

докл.

Киев : Наук, думка, 1981, с.

81.

и анализ

их результа­

В е й б у л л

В .

Усталостные испытания

36.

тов.— М. : Машгиз, 1964.— 276 с.

 

 

 

линейных

си­

В и б р а ц и и

в технике: Справочник. Т.1. Колебания

 

стем.— М. : Машиностроение, 1978.— 352 с.

 

 

 

37.

В и р ш и н г

Е . ,

Х а у г е н Т . Общая статистическая модель случайной

 

усталости.— Тр.

Амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Д ,

Те-

 

орет. основы инж. расчетов, 1974, 96, Яг 1, с. 41—48.

 

38.

В и ш н я к о в

Н . А Г р и н г а у з Г . Д . , Р у д з е й

Г . Ф . О

влиянии переры­

 

вов на

выносливость дюралюминиевых образцов с

надрезом

при