КОЛЕСНЫ Е ПАРЫ
этом возрастает циклический ко-
эффициент интенсивности напря-
жений. Скорость развития трещи-
ны зависит от материала детали и
определяется экспериментально.
Такие испытания на стандартных
образцах позволяют получить так
называемую кривую скорости раз-
вития трещин, которая асимптоти-
чески приближается к двум преде-
лам (рис. 2):
da/dN=f(AK).
(
3
)
Нижний предел представляет со-
бой пороговое значение
АК^
цикли-
ческой интенсивности напряжений.
Если величина циклической интен-
сивности напряжений
АК
лежит ни-
же порогового значения, то уста-
лостная трещина согласно класси-
ческой теории механического раз-
рушения не может расширяться.
Второй предел
АКС
определяет на-
гружение трещины, при котором ее
распространение приводит к разру-
шению детали. Условием для этого
служит то, что
Ктах
достигает значе-
ния
Кс
в соответствии с выражением
AK = AKC=(1-R)KC
(4)
Форма кривой развития тре-
щины зависит от разнообразных
влияющих факторов, например ко-
эффициента
R,
свойств материала,
его микроструктуры, температу-
ры и состава окружающего возду-
ха. Влияние этих факторов сказыва-
ется по-разному в зонах малой (1),
средней (2) и низкой (3) скорости
развития трещины.
Например, с увеличением коэф-
фициента
R
скорость развития тре-
щины
с1а/(1М
возрастает. Однако
влияние коэффициента
R
в нижнем
и верхнем диапазонах скорости раз-
вития трещин проявляется сильнее,
чем в среднем.
Для того чтобы получить выра-
жение для расчета вероятного сро-
ка службы, необходимо использо-
вать описание кривой скорости раз-
вития трещины в виде
da/dN=f(AK,R).
(5)
- “ + I —
*— * ‘
і
1
— ‘ *
*“ “ 1
Д
K,h
д
кс
д
к
Рис. 2. Зависимость между скоростью
роста трещин
с1а/с1Н
и циклическим коэф-
фициентом интенсивности напряжений ДХ
Для этого можно воспользовать-
ся уже разработанными многочис-
ленными концепциями представле-
ния процесса развития трещин.
Так называемый закон PARIS
описывает только средний диапа-
зон кривой развития трещин:
^ - = С А К "",
(6)
d N
w
где
Ср
и
тр
являются величинами,
зависящими
от свойств
материа-
ла, причем коэффициент
Ср
зави-
сит также от соотношения напря-
жений
R
.
Поскольку этот закон не спо-
собен отображать нижний диа-
пазон скорости развития трещин,
его можно использовать для про-
гнозирования срока службы толь-
ко в ограниченной мере. В общем
случае он дает консервативные
оценки остаточного срока службы
детали.
В отличие от закона PARIS урав-
нение
Forman-Mettu
позволяет
охватывать всю кривую развития
трещины в функции соотношения
R
:
da
dN
'FM
1-У
l —
R
АК
nFM
X
д
к
Kc
p
4
'
(7)
Параметры Д
Кл
Кс. Ст
и
д —
это величины, зависящие от
свойств материала. В связи с этим
при использовании их в уравнении
(7) расчетные результаты должны
соответствовать экспериментально
полученным усредненным значени-
ям
da/dN.
Остаточный срок службы дета-
ли до разрушения определяют исхо-
дя из начальной глубины трещины
аА
путем интегрирования уравне-
ния ее развития (5). После некото-
рых преобразований этого уравне-
ния получаем
dN =
da/f(AK, R).
(
8
)
Интегрирование
полученно-
го уравнения дает выражение для
определения остаточного срока
службы
Ив
до разрушения (крити-
ческая глубина трещины
а
с):
°С
NB=f
da
Т Щ Т у
(9)
В общем случае интегрирование
должно проводиться итеративно.
Методы исследования
и факторы, влияющие
на процесс развития трещин
в осях колесных пар
Для предварительного расчета
процессов развития трещин в дета-
лях и узлах, с одной стороны, суще-
ствуют программы, основывающие-
ся на аналитических решениях для
определенных видов трещин. С дру-
гой стороны, разработаны програм-
мы, позволяющие осуществлять ци-
фровое моделирование процесса
развития трещин. Для изучения па-
раметров этих процессов в деталях
с относительно простой геометри-
ей наиболее эффективны програм-
мы Nasgro и Esacrack.
Программа Nasgro (таблица)
изначально была представлена На-
циональной аэрокосмической ас-
социацией США (NASA) и широ-
ко используется в этой отрасли. В
последнее время она получает все
42
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 2
предыдущая страница 43 Железные дороги мира 2011 02 читать онлайн следующая страница 45 Железные дороги мира 2011 02 читать онлайн Домой Выключить/включить текст