13841 P3040900

2.$. Nośność na zmęczenia (wysokocyktowe) materiału

Zależność naprężenia zrywąjąeego (niszczącego a_max) od amplitudy

zmienności naprężeń o₀ i od charakterystyki cyklu p = —— przedstawmy

wiono przykładowo dla stali zwykłej jakości odpowiednio na rys.2.7.

£•""1

Krzywe musu naprężeń

■ Oczywiste jest, że dla On = 0 obciążenie traci charakter obciążenia pul-siąjącego i o_roax = R_m. Wartość naprężenia niszczącego A o zależna jest od liczby cyk Ii N i maleje w miarę wzrostu N.

I Wszelkie wgięcia, otwory i nierówności powierzchni materiału, nawet drobne, pochodzące od korozji, (zmniejszają znacznie Wytrzymałość zmęczeniową A G/? elementu.

W miejscach zmian przekroju, w obrębie połączeń występują zaburzenia w równomiernym rozkładzie naprężeń. Zaburzenia te mogą być powodowane również miejscową zmianą struktury metalograficznej w następstwie cięcia palnikiem lub spawania. Kształt spoin ma także istotne znaczenie. Wypukłe spoiny czołowe, w których nadlew nie jest zeszUfo-wany, oraz wszelkiego rodzaju spoiny pachwinowe spiętrząją naprężę* nia. Wpływ czynników wywołujących lokalne spiętrzenie naprężeń nazywamy wpływem karbu. Karb ma więc istotne znaczenie na zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej A or elementu lub połączenia.

2.8.2. Zakres zmienności naprężeń

Obliczeniowy zakres zmienności naprężeń normalnych (stycznych) o stałej amplitudzie przyjmuje się równy algebraicznej różnicy maksymalnego i minimalnego naprężenia w rozpatrywanym punkcie konstrukcji, tj.

A O = <J_max ” ^min

A T = Tjfuuc — tmin »    (2.10)

przy czym w przypadku naprężeń przemiennych lub wyłącznie ściskających

Ao=AG/łO,6Ao_e,

gdzie:

A O/, A o_c — zakresy zmienności naprężeń rozciągąjących i ściskąją* cych.

Podczas eksploatacji konstrukcji w jej elementach mogą wystąpić obciążenia zmienne (losowe) powodujące ^-krotną zmianę naprężeń o zakresie A o,. Przykład zmian naprężeń w czasie o charakterze losowym pokazano na rys.2.8a. W takim przypadku ustala się widma naprężeń, które mogą mieć charakter nieregularny (rys.2.8c) lub regularny (rys.2.8b>. Widma (charakterystyki) naprężeń ustala się wg metod tzw. zliczania (sumowania) cykli zmian naprężeń w czasie, zarejestrowanych w okresie eksploatacji. Parametr p (rys.2.8b) określa wpływ masy właściwej konstrukcji na równoważny zakres zmienności naprężeń A o,. Dla niejednorodnego widma naprężeń zgodnie z PN-90/B-03200 należy przyjmować równoważny zakres zmienności naprężeń określony wzorem

Podstawy projektowania konstrukcji motetowych

(2lH)

A a_r = «ir mnx A d;    » a* max A t .

gdzie:

max A o max At — maksymalny dla danego widma zakres zmienności naprę

żeń,

— współczynnik niejednorodności widma, który można obliczyć:

• w przypadku ogólnym

<** =

I«p.

k.

'N

*

(2.12ai

w przypadku znanej klasy obciążenia K

a_k = tP^m‘.

<2.12b)

A di

Przykłady widm pi = p (d) = _max ^

pokazano na rys. 2.8.

] parametry cc* i /T ustalane są w czasie badań I eksploatacji) lob podawane w charakterystykach I    _p (>    obciążeń z założeń tech

nologicznych. Doobbeanii naprężeń d_min, czyli A d. należy stosować wartości charakterystyczne ob ciążeń    jednak

z uwzględnieniem współczynnika dynamicznego a^. ewentualnie współczynnika konsekwencji zniszczenia

ty. > u

ML

Rys.2.8. Logowy rozkład naprężeń

a) realizacja, b) widmo regularne, c) widmo nieregularne

2.8.3. Wytrzymałość zmęczeniowa

Zgodnie z normą PN-90/B-03200 wytrzymałość zmęczeniową A o#, A xg należy ustalać w zależności od normatywnej wytrzymałości zmęczeniowej (A dc, A tc>. nazywanej kategorią zmęczeniową naprężeń, i od przewidywanej liczby cykli zmian naprężeń N wg wzorów:

A 0^ = 0,735 A cfcf- ^°⁸|"2AO_L.    <2.131

przy czym dla Ni 5 • 10** m = 3 N> 5 10* m = 5

i

ATR-Altp^laATŁ.    «2.u.

gdzie:

A dc , A te — wytrzymałość zmęczeniowa normatywna < kategoria zmęczeniowa),

A o/,, A tl — wytrzymałość zmęczeniowa trwała.

Wartości kategorii zmęczeniowych naprężeń dla różnych elementów z typowymi karbami zestawiono w tablicy 2.12. Jeśli oprocz typowego karbu przypisanego określonej kategorii zmęczeniowej elementu występują

W