Рассмотрим теперь случай всестороннего сжатия пластины. В соответствии со сказанным выше, в случае пластины с прямолинейной сквозной щелью при повторно-статическом сжатии трещина распространяться не будет, так как в ее конце коэффициент интенсивности напряжений отрицателен.Read more: Распространение трещин при не от нулевом повторно-статическом нагружении
Следует отметить, что графическая оценка предела неограниченной выносливости по результатам испытаний на нескольких высоких уровнях напряжения мало надежна, однако экстраполяция до базы 108-1010 циклов обеспечивает необходимую точность оценки предела выносливости. Статистический анализ результатов усталостных испытаний образцов и элементов конструкций до появления макротрещины показал, что и в этом случае показатель степени уравнения кривой усталости может быть принят равным двум.Read more: Инвариантность
Из статистического анализа большого количества результатов усталостных испытаний гладких и надрезанных образцов диаметром от 8 до 40 мм, моделей и натурных конструкций (лонжероны хвостового и несущего винта вертолета, винты вертолетов, винты самолетов, бурильные трубы и т. д.), изготовленных из деформированных алюминиевых сплавов, видно, что показатель степени а уравнений кривых усталости и (9) по окончательному разрушению практически не зависит от степени концентрации напряжений и поперечных размеров образцов или элементов конструкций и принимает значение, близкое к а = 2. Установленная инвариантность показателя степени кривой усталости к геометрическим параметрам элементов конструкции позволяет производить надежную экстраполяцию кривой усталости в область больших долговечностей (108-1010 циклов) на основании результатов испытаний на 1-2 высоких уровнях напряжений, соответствующих долговечностям 105-107 циклов. Для возможности использования графической экстраполяции кривые усталости целесообразно представлять в координатах. В этом случае кривые усталости изображаются прямыми линиями, которые отсекают на оси ординат отрезок, численно равный пределу неограниченной выносливости. Как следует построенных по результатам десятков и сотен образцов и элементов конструкций, гладкие полированные образцы (линии /-3) и лонжероны несущего винта вертолета с полированной поверхностью (линия 4) имеют предел неограниченной выносливости, отличный от нуля. Для построения кривой усталости в указанных координатах в этом случае требуется провести испытания минимум на двух уровнях напряжения. Кривые усталости для образцов с концентрацией напряжений (линии 5-7) и лонжеронов несущего винта вертолета с натурной поверхностью (линия 8) проходят через начало координат, что говорит об отсутствии предела неограниченной выносливости.
Для построения последних кривых усталости достаточно провести усталостные испытания лишь на одном уровне напряжения.
Рассмотренные подходы к оценке параметров распределения усталостных характеристик могут быть также использованы для случая нестационарной напряженности в связи с экспериментально установленной общностью закономерностей влияния концентрации напряжений, абсолютных размеров и уровня напряженности при стационарном и нестационарном видах нагружения. Реализация вероятностных методов расчета прочности и ресурса элементов конструкций возможна лишь при достаточно надежной оценке параметров уравнений, что связано со значительным объемом усталостных испытаний образцов, моделей и элементов конструкций.Read more: Предельная амплитуда максимальных напряжений для малых вероятностей
Для материалов, мало чувствительных к концентрации напряжений, отмечается сильная зависимость предела выносливости от размеров поперечного сечения конструктивных элементов. Отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений Ко к коэффициенту влияния абсолютных размеров 8а, используемое для расчета коэффициента запаса прочности, однозначно определяется геометрическими параметрами элемента конструкции и коэффициентом чувствительности.Read more: Погрешности в оценке долговечности на основании логарифмически-нормального распределения
Применительно к пределу выносливости элементов конструкций из легких сплавов для расчета на прочность может быть использован нормальный закон распределения величины предела ограниченной выносливости, достаточно удовлетворительно согласующийся с опытными данными. Погрешности при использовании последнего закона распределения также идут в сторону увеличения запаса прочности.Read more: Внедрение вероятностных методов расчета
Важный элемент вероятностного расчета прочности и долговечности — выбор функции распределения усталостных свойств. Применительно к конструкционным алюминиевым сплавам было показано, что случайные величины распределены по нормальному закону (N0 — нижняя граница распределения долговечности; — нижняя и верхняя границы распределения предела ограниченной выносливости соответственно).Read more: Расчетные характеристики усталостных свойств легких конструкционных сплавов
Чем больше размер начальной трещины и выше уровень напряжения 0, тем ниже граница повреждающих напряжений и медленнее дальнейший рост трещины. Необходимо также принимать во внимание понижение показателя наклона кривой усталости в результате внесенного повреждения, составляющее 45-70% в зависимости от длины трещины.Read more: Параметр определяющий начало образования трещины
В зависимости от уровня напряжения, отнесенного к пределу выносливости неповрежденного материала, и степени предварительно внесенного повреждения. Развитие трещины в поврежденном материале происходит с той же скоростью при одинаковом уровне напряжения, что и в неповрежденном материале.Read more: Определение уровней напряжения
Внесенное повреждение приводит к изменению параметров уравнения кривой усталости и пределов выносливости. Повреждение, при котором еще не отмечается появления трещины, почти не изменяет предела выносливости, но вызывает увеличение параметров уравнения кривой усталости и соответственно долговечности.Read more: Экспериментальные точки