Koncentracja (spiętrzenie) naprężeń

)

(

2

;

r

a

t

A

A

P

nom

nom

nom

Współczynnik kształtu

nom

n

max

b

d

'

3

0

d

n

3

0

n

Cechy działania karbu:



Karby o mniejszym promieniu krzywizny powodują większe

spiętrzenie naprężeń



Poza obszarami gwałtownego wzrostu naprężeń występują miejsca

lokalnego zmniejszenia naprężeń – odciążające działanie karbu.

Zjawisko wykorzystane w praktyce

– wykonuje się specjalne karby

odciążające, które umieszcza się w sąsiedztwie karbów zasadniczych.

Wartości współczynnika kształtu zależą od:



Kształtu karbu,



Stosunku charakterystycznych wymiarów,

Rodzaju elementu konstrukcyjnego,



Rodzaju obciążenia.

Zmęczenie materiału – wytrzymałość zmęczeniowa

Charakterystyki cykli zmian naprężeń

t

a

m

sin

Przełomy zmęczeniowe

Wykresy zmęczeniowe przy cyklach symetrycznych

Krzywa Wohlera

6

10

n

Zmęczenie
niskocyklowe

8

10

n

Zmęczenie
wysokocyklowe

Z

– teoretyczna wytrzymałość zmęczeniowa

Wykres Smitha

Wykresy zmęczeniowe przy cyklach dowolnych

Uproszczony wykres Smitha

max

'

max

max

max

'

;

Z

x

Z

x

Z

Z

Współczynniki bezpieczeństwa

Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową



rodzaj obciążenia: osiowe rozciąganie/ściskanie, zginanie, skręcanie



typ materiału: liniowo sprężysty, nieliniowy sprężysty, sprężysto-plastyczny



częstotliwość i rodzaj cyklu (symetryczny, tętniący)



historia obciążenia

 metoda wytwarzania (stan powierzchni -

chropowatość materiału, karby)



wielkość elementu i kształt przekroju



zmiany temperatury i jej wielkość



warunki środowiskowe: oddziaływanie powietrza, wody, ec. - korozja

nom

k

max

Współczynnik kształtu

rck

rc

k

Z

Z

Współczynnik działania karbu

rc

Z

-

Wytrzymałość zmęczeniowa próbek gładkich

rck

Z

-

Wytrzymałość zmęczeniowa próbek z karbem

Współczynnik wrażliwości na działanie karbu

1

1

k

k

k

Dla stali węglowych

k

<0,4

– 0,9>.

Dla stali stopowych o wysokiej wytrzymałości doraźnej

k

bliskie 1.

Dla żeliwa szarego

k

bliskie zeru.

Obliczenia wytrzymałościowe – współczynnik bezpieczeństwa

Pręt kołowy poddany zginaniu obrotowemu

go

z

a

a

k

W

M

t

sin

z

go

go

x

Z

k

Warunek wytrzymałościowy

z

x

-

wpływ stanu powierzchni, materiału (większy od 1)

-

współczynnik wielkości elementu (zawsze mniejszy od 1)

-

rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa

)

(

)

(

4

3

2

1

u

w

w

u

-

Współczynnik naprężeń własnych

przedmioty walcowane 1,0 do 1,1
odlewy staliwne od 1,1 do 1,5

-

Współczynnik obciążenia udarowego

obciążenia łagodne (turbiny, silniki elektryczne, szlifierki) 1,0 do 1,1

obciążenia bardzo silne od 2,0 do 3,0

1

-

Współczynnik rozrzutu wytrzymałości materiału

od 1,10

– materiały walcowane, ciągnione i kute

do 1,30

– odlewy niezbyt starannie wykonane

2

-

Współczynnik jakości kontroli materiału

1,00

– ścisła kontrola

1,20

– brak kontroli

3

-

Współczynnik ważności części maszyn

części o małej wartości od 1,0 do 1,2

części o dużej wartości od 1,1 do 1,3

4

-

Współczynnik wahania poprzecznych wymiarów przekroju części

maszyn
starannie obrobione od 1,01 do 1,02
surowe od 1,07 do 1,1