4037603526

1.6 Naprężenia dopuszczalne przy obciążeniach zmiennych

Części maszyn poddane obciążeniom zmiennym (tętniącym, wahadłowym lub o nieustalonym przebiegu) wykazują znacznie niższą wytrzymałość niż przy obciążeniach stałych. Proces zmian występujących w materiale pod wpływem zmiennych obciążeń i wywołanych nimi zmiennych naprężeń nosi nazwę zmęczenia materiału.

Wartości największych naprężeń przy których badane próbki nie ulegają zniszczeniu w ciągu określonej liczby zmian obciążenia ustalane są doświadczalnie. Wartość tych naprężeń nazywamy wytrzymałością na zmęczenie i w zależności od rodzaju obciążenia oznaczamy następująco:

Z - wytrzymałość na zmęczenie;

Z_go, Z_rc, Z_so - przy obciążeniach działających w cyklu wahadłowym;

Zgj, Z_rj, Z_cj, Z_sj - przy obciążeniach działających w cyklu odzerowo tętniącym.

Z_g, Z_r, Z_c - przy obciążeniach działających w dowolnym, jednoznacznie określonym cyklu

niesymetrycznym.

Zależności umożliwiające wyznaczanie wytrzymałości na zmęczenie przy obciążeniach okresowo zmiennych przedstawia tablica 1.2

Tablica 1.2

Wyznaczone doświadczalnie zależności umożliwiające określanie wytrzymałości zmęczeniowej podstawowych materiałów konstrukcyjnych

obciążenia	boi	Stale, staliwa	Żeliwa szare	Stopy miedzi	Stopy aluminium
Rozciąganie i ściskanie	Zrj	(0,55-f- 0,63) Rm śr. 0,59 Rm	~1,5 Zrc	śr. 0,50 Rm	śr. 0,48 Rm
	Zrc	(0,28 4- 0,4) Rm śr. 0,33 Rm	śr. 0,7 Zgo	śr. 0,28 Rm	0,7 Zgo* 0,25 Rm
	Zcj	Zrj	(3,4-4 4) Z,j	Zrj	Zrj
Zginanie	Zgj	(0,66 - 0,75) Rm śr. 0,7 Rm	~1,5 Zgo	—1,8 Zgo	—1,8 Zgo
	Zgo	śr. 0,45 Rm	śr. 0,4 Rm	śr. 0,35 Rm	śr. 0,34 Rm
	Zrj	(0,46 4- 0,5) Rm śr. 0,48 Rm	'—'1,5 Z, o	—1,7 Zso	— 1,7 Zso
i ścinanie	Z,o	(0,224-0,25) Rm śr. 0,25 Rm	—0,8 Zgo	—0,58 Zgo	—0,56 Zgo

Przyjmując za podstawę odpowiednią wytrzymałość zmęczeniową wartość naprężeń dopuszczalnych przy obciążeniach okresowo zmiennych wyznaczam z wzoru:

gdzie:

x, - współczynnik bezpieczeństwa przy obciążeniach zmiennych.

Dla stali, staliwa i żeliwa ciągliwego - x_z = 3,5 -i- 4

Stosowane współczynniki bezpieczeństwa w tablicach (patrz załączniki) wynoszą: dla stali i staliwa Xe = 1,9 4- 2,1; x_z = 3,4 4- 3,7 oraz dla żeliwa - x„, = 3,5; x_z = 3. Dla obliczeń „specyficznych” przyjmujemy wartość „k” wg zaleceń.