Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям
На примере образцов из стали 20 различного диаметра экспериментально установлено, что в условиях концентрации напряжений для прогнозирования влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости наиболее оправдано использование критерия среднеинтегральных остаточных напряжений....
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2014
|
| Назва видання: | Проблемы прочности |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173170 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям / В.Ф. Павлов, В.А. Кирпичев, В.С. Вакулюк, В.П. Сазанов, А.С. Букатый // Проблемы прочности. — 2014. — № 5. — С. 82-88. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-173170 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1731702020-11-26T01:26:41Z Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям Павлов, В.Ф. Кирпичев, В.А. Вакулюк, В.С. Сазанов, В.П. Букатый, А.С. Научно-технический раздел На примере образцов из стали 20 различного диаметра экспериментально установлено, что в условиях концентрации напряжений для прогнозирования влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости наиболее оправдано использование критерия среднеинтегральных остаточных напряжений. На прикладі зразків зі сталі 20, що мають різний діаметр, експериментально установлено, що в умовах концентрації напружень для прогнозування впливу поверхневого зміцнення на границю витривалості найбільш виправдано використання критер ію середньоінтегральних залишкових напружень. 2014 Article Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям / В.Ф. Павлов, В.А. Кирпичев, В.С. Вакулюк, В.П. Сазанов, А.С. Букатый // Проблемы прочности. — 2014. — № 5. — С. 82-88. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173170 621.787:539.319 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Павлов, В.Ф. Кирпичев, В.А. Вакулюк, В.С. Сазанов, В.П. Букатый, А.С. Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям Проблемы прочности |
| description |
На примере образцов из стали 20 различного диаметра экспериментально установлено, что в условиях концентрации напряжений для прогнозирования влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости наиболее оправдано использование критерия среднеинтегральных остаточных напряжений. |
| format |
Article |
| author |
Павлов, В.Ф. Кирпичев, В.А. Вакулюк, В.С. Сазанов, В.П. Букатый, А.С. |
| author_facet |
Павлов, В.Ф. Кирпичев, В.А. Вакулюк, В.С. Сазанов, В.П. Букатый, А.С. |
| author_sort |
Павлов, В.Ф. |
| title |
Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям |
| title_short |
Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям |
| title_full |
Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям |
| title_fullStr |
Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям |
| title_full_unstemmed |
Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям |
| title_sort |
оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173170 |
| citation_txt |
Оценка влияния поверхностного упрочнения на предел выносливости деталей по остаточным напряжениям / В.Ф. Павлов, В.А. Кирпичев, В.С. Вакулюк, В.П. Сазанов, А.С. Букатый // Проблемы прочности. — 2014. — № 5. — С. 82-88. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| series |
Проблемы прочности |
| work_keys_str_mv |
AT pavlovvf ocenkavliâniâpoverhnostnogoupročneniânapredelvynoslivostidetalejpoostatočnymnaprâženiâm AT kirpičevva ocenkavliâniâpoverhnostnogoupročneniânapredelvynoslivostidetalejpoostatočnymnaprâženiâm AT vakulûkvs ocenkavliâniâpoverhnostnogoupročneniânapredelvynoslivostidetalejpoostatočnymnaprâženiâm AT sazanovvp ocenkavliâniâpoverhnostnogoupročneniânapredelvynoslivostidetalejpoostatočnymnaprâženiâm AT bukatyjas ocenkavliâniâpoverhnostnogoupročneniânapredelvynoslivostidetalejpoostatočnymnaprâženiâm |
| first_indexed |
2025-07-15T09:42:09Z |
| last_indexed |
2025-07-15T09:42:09Z |
| _version_ |
1837705494062432256 |
| fulltext |
ÓÄÊ 621.787:539.319
Îöåíêà âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè
äåòàëåé ïî îñòàòî÷íûì íàïðÿæåíèÿì*
Â. Ô. Ïàâëîâ, Â. À. Êèðïè÷åâ, Â. Ñ. Âàêóëþê, Â. Ï. Ñàçàíîâ, À. Ñ. Áóêàòûé
Ñàìàðñêèé ãîñóäàðñòâåííûé àýðîêîñìè÷åñêèé óíèâåðñèòåò èì. Ñ. Ï. Êîðîëåâà (Íàöèîíàëüíûé
èññëåäîâàòåëüñêèé óíèâåðñèòåò), Ñàìàðà, Ðîññèÿ
Íà ïðèìåðå îáðàçöîâ èç ñòàëè 20 ðàçëè÷íîãî äèàìåòðà ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî â
óñëîâèÿõ êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé äëÿ ïðîãíîçèðîâàíèÿ âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ
íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè íàèáîëåå îïðàâäàíî èñïîëüçîâàíèå êðèòåðèÿ ñðåäíåèíòåãðàëüíûõ
îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ïîâåðõíîñòíîå óïðî÷íåíèå, îáðàçöû, ïðîãíîçèðîâàíèå ïðåäåëà
âûíîñëèâîñòè, êîíöåíòðàöèÿ íàïðÿæåíèé, êðèòåðèé ñðåäíåèíòåãðàëüíûõ îñòàòî÷íûõ
íàïðÿæåíèé.
Ïîñëå ïîâåðõíîñòíîãî ïëàñòè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ (ÏÏÄ) â ïîâåðõíîñòíîì
ñëîå äåòàëåé èçìåíÿåòñÿ ñòðóêòóðà, âîçíèêàþò íàêëåï è ñæèìàþùèå îñòàòî÷íûå
íàïðÿæåíèÿ. Èçâåñòíî [1], ÷òî îñíîâíóþ ðîëü â ïîâûøåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè
óïðî÷íåííûõ äåòàëåé ñ êîíöåíòðàòîðàìè èãðàþò ñæèìàþùèå îñòàòî÷íûå íàïðÿæå-
íèÿ. Âëèÿíèå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè òàêèõ äåòàëåé îöåíè-
âàåòñÿ ïî äâóì êðèòåðèÿì. Ïåðâûé, êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ â ðàáîòàõ [1–4], ïðåä-
ïîëàãàåò íàëè÷èå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïîâåðõíîñòè êîíöåíòðàòîðà. Çàâèñè-
ìîñòü äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè èìååò âèä
P PR R P z� �0 � � ïîâ , (1)
ãäå PR R R
0 0 0( , )� � – ïðåäåë âûíîñëèâîñòè íåóïðî÷íåííîé äåòàëè; � � �� �P ( , ) –
êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè; � z
ïîâ –
îñåâûå (ìåðèäèîíàëüíûå) îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ íà ïîâåðõíîñòè êîíöåíòðàòîðà â
îïàñíîì ñå÷åíèè äåòàëè. Äðóãèå êîìïîíåíòû îñòàòî÷íîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ
â ñîîòâåòñòâèè ñ òðåòüåé òåîðèåé ïðåäåëüíûõ íàïðÿæåííûõ ñîñòîÿíèé âî âíèìàíèå
íå ïðèíèìàþòñÿ, òàê êàê ðàäèàëüíûå íàïðÿæåíèÿ íà ïîâåðõíîñòè êîíöåíòðàòîðà
� � � 0, à îêðóæíûå � � ÿâëÿþòñÿ ïðîìåæóòî÷íûìè ãëàâíûìè íàïðÿæåíèÿìè [5].
Îáû÷íî çàâèñèìîñòü (1) çàïèñûâàåòñÿ äëÿ ïðèðàùåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè â
âèäå
PR P z� � � ïîâ . (2)
Íà ïðàêòèêå ïðè óïðî÷íåíèè äåòàëåé ÏÏÄ ÷àñòî íàáëþäàåòñÿ ìàêñèìóì ñæè-
ìàþùèõ íàïðÿæåíèé â ïîäïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ, ò.å. ê ïîâåðõíîñòè äåòàëåé íàïðÿ-
æåíèÿ óìåíüøàþòñÿ. Ýòîò ñïàä áûâàåò âåñüìà ñóùåñòâåí, èíîãäà îñòàòî÷íûå íàïðÿ-
æåíèÿ ñíèæàþòñÿ íà ïîâåðõíîñòè äî íóëÿ è äàæå ñòàíîâÿòñÿ ðàñòÿãèâàþùèìè [6].
Îäíàêî óâåëè÷åíèå ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè íàáëþäàåòñÿ è â ýòèõ ñëó÷àÿõ. Òàê, íàïðè-
ìåð, â [7] îïðåäåëÿëèñü îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ è ñîïðîòèâëåíèå óñòàëîñòè àçîòè-
ðîâàííûõ è óïðî÷íåííûõ ðîëèêîì ñòàëüíûõ öèëèíäðè÷åñêèõ îáðàçöîâ. Ïîñëå íàãðå-
© Â. Ô. ÏÀÂËÎÂ, Â. À. ÊÈÐÏÈ×ÅÂ, Â. Ñ. ÂÀÊÓËÞÊ, Â. Ï. ÑÀÇÀÍÎÂ, À. Ñ. ÁÓÊÀÒÛÉ, 2014
82 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
* Äîêëàä íà Ìåæäóíàðîäíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè “Óñòàëîñòü è òåðìîóñòàëîñòü
ìàòåðèàëîâ è ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé” (Êèåâ, 2013).
âà è âûäåðæêè ýòèõ îáðàçöîâ ïðè òåìïåðàòóðå 150 è 200
C èìåëî ìåñòî ñíèæåíèå
ñæèìàþùèõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïîâåðõíîñòè è èõ óâåëè÷åíèå íà íåêîòîðîì
ðàññòîÿíèè îò íåå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïîâûøàåòñÿ ïðåäåë âûíîñëèâîñòè.
Âûøåèçëîæåííîå ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî êðèòåðèé îöåíêè âëèÿíèÿ ïîâåðõ-
íîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ äåòàëåé ñ êîíöåíòðàòîðàìè ïî îñòàòî÷íûì íàïðÿæåíèÿì äîëæåí
áàçèðîâàòüñÿ íà ó÷åòå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íå òîëüêî íà ïîâåðõíîñòè, íî è ïî
òîëùèíå ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ îïàñíîãî ñå÷åíèÿ äåòàëè.
Ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøèõ ïåðåìåííûõ íàïðÿæåíèÿõ, áëèçêèõ ê ïðåäåëó âûíîñ-
ëèâîñòè, â óïðî÷íåííûõ äåòàëÿõ ñ êîíöåíòðàòîðàìè âñåãäà âîçíèêàþò íåðàñïðîñòðà-
íÿþùèåñÿ óñòàëîñòíûå òðåùèíû [3, 8, 9]. Â ñâÿçè ñ ýòîé îñîáåííîñòüþ ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ óñòàëîñòè â [10] áûëî ïðåäëîæåíî ïðèíÿòü çà êðèòåðèé âåëè÷èíó îñòàòî÷íûõ
íàïðÿæåíèé íà äíå íåðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ òðåùèíû, â êà÷åñòâå êîòîðûõ ðàññìàò-
ðèâàþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèå â ðåçóëüòàòå ïåðå-
ðàñïðåäåëåíèÿ îñòàòî÷íûõ óñèëèé óïðî÷íåííîé äåòàëè ïðè îáðàçîâàíèè òðåùèíû.
Ïðè ýòîì èñõîäíûå îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ äåòàëè íà äíå òðåùèíû íå ó÷èòûâàþòñÿ
ââèäó èõ ìàëîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ äîïîëíèòåëüíûìè.
Äëÿ óñòàíîâëåíèÿ âòîðîãî êðèòåðèÿ â [10] èñïîëüçîâàëîñü ðåøåíèå çàäà÷è [11] î
äîïîëíèòåëüíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèÿõ â íàèìåíüøåì ñå÷åíèè ïîâåðõíîñòíî
óïðî÷íåííîé äåòàëè ïîñëå íàíåñåíèÿ íà íåå íàäðåçà ïîëóýëëèïòè÷åñêîãî ïðîôèëÿ.
Âûäåëèâ îñíîâíóþ ÷àñòü ðåøåíèÿ [11], áûë ïîëó÷åí âòîðîé êðèòåðèé � îñò îöåíêè
âëèÿíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè óïðî÷íåííîé äåòàëè â âèäå
�
�
� �
�
�îñò �
�
2
1 2
0
1
z
d
( )
, (3)
ãäå � �z ( ) – îñåâûå îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ â íàèìåíüøåì ñå÷åíèè äåòàëè; �� y t êð –
ðàññòîÿíèå îò äíà êîíöåíòðàòîðà äî òåêóùåãî ñëîÿ, âûðàæåííîå â äîëÿõ t êð (ðèñ. 1);
t êð – êðèòè÷åñêàÿ ãëóáèíà íåðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ òðåùèíû óñòàëîñòè, âîçíèêàþùåé
ïðè ðàáîòå äåòàëè (îáðàçöà) íà ïðåäåëå âûíîñëèâîñòè.
Êðèòåðèé � îñò èìååò ÷åòêî âûðàæåííûé ôèçè÷åñêèé ñìûñë – ýòî îñòàòî÷íîå
íàïðÿæåíèå íà äíå òðåùèíû ñ òî÷íîñòüþ äî ïîñòîÿííîãî êîýôôèöèåíòà, çàâèñÿùåãî
îò ðàäèóñà ó äíà òðåùèíû è åå ãëóáèíû. Ïðèðàùåíèå ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè
PR R R( , )� � óïðî÷íåííîé äåòàëè ñ êîíöåíòðàòîðîì íàïðÿæåíèé ïðè èñïîëüçî-
âàíèè êðèòåðèÿ � îñò îïðåäåëÿåòñÿ ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå:
PR P� � �| | ,îñò (4)
ãäå � � �� �P ( , ) – êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé ïî êðèòåðèþ � îñò
íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè ïî ðàçðóøåíèþ. Â äàëüíåéøåì êðèòåðèé � îñò áóäåì íàçû-
âàòü êðèòåðèåì ñðåäíåèíòåãðàëüíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé.
Ðèñ. 1. Íåðàñïðîñòðàíÿþùàÿñÿ òðåùèíà óñòàëîñòè.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5 83
Îöåíêà âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ ...
 ðàáîòå [12] äëÿ óïðî÷íåííûõ ðàçíûìè ìåòîäàìè ÏÏÄ äåòàëåé (îáðàçöîâ) èç
ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ ñ ðàçíûìè êîíöåíòðàòîðàìè íàïðÿæåíèé ïðè ðàñòÿæåíèè–
ñæàòèè, èçãèáå è êðó÷åíèè áûëî ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî êðèòè÷åñêàÿ
ãëóáèíà t êð íåðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ òðåùèíû óñòàëîñòè çàâèñèò òîëüêî îò ðàçìåðîâ
îïàñíîãî ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ, è äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé äåòàëè îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíî-
øåíèåì
t Dêð � 0 0216, , (5)
ãäå D – äèàìåòð îïàñíîãî ñå÷åíèÿ äåòàëè (ðèñ. 1).
Äëÿ ïðîâåðêè âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ îáîèõ êðèòåðèåâ ïðè îöåíêå âëèÿ-
íèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè ïðè èçãèáå â ñëó÷àå ñèì-
ìåòðè÷íîãî öèêëà áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòû íà ñïëîøíûõ öèëèíäðè÷åñêèõ
óïðî÷íåííûõ è íåóïðî÷íåííûõ îáðàçöàõ ðàçëè÷íîãî äèàìåòðà èç ñòàëè 20 ñ êðóãî-
âûìè íàäðåçàìè ïîëóêðóãëîãî ïðîôèëÿ. Ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè èññëåäóåìîé
ñòàëè 20 ñëåäóþùèå: � ò � 395 ÌÏà; � â � 522 ÌÏà; �� 261, %; �� 65 9, %; S k �
� 1416 ÌÏà.
Ãëàäêèå îáðàçöû ñ íàðóæíûì äèàìåòðîì D1 10� è 25 ìì ïîäâåðãàëèñü ïíåâìî-
äðîáåñòðóéíîé îáðàáîòêå (ÏÄÎ) è îáêàòêå ðîëèêîì (ÎÐ) ïðè óñèëèÿõ Ð � 0 5, êÍ
(ÎÐ1) è 1,0 êH (ÎÐ2), ãëàäêèå îáðàçöû äèàìåòðîì D1 50� ìì – îáêàòêå ðîëèêîì ïðè
óñèëèÿõ Ð � 0 5, êH (ÎÐ1) è 1,0 êÍ (ÎÐ2). Çàòåì íà âñå óïðî÷íåííûå è íåóïðî÷íåííûå
ãëàäêèå îáðàçöû íàíîñèëèñü êðóãîâûå íàäðåçû ïîëóêðóãëîãî ïðîôèëÿ ðàäèóñà R �
� 0 3, ìì.
Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ â ãëàäêèõ öèëèíäðè÷åñêèõ îáðàçöàõ äèàìåòðîì D1 �
� 10 ìì îïðåäåëÿëèñü ýêñïåðèìåíòàëüíî ìåòîäîì êîëåö è ïîëîñîê [13], à òàêæå
ìåòîäîì óäàëåíèÿ ÷àñòè öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè [14], â îáðàçöàõ äèàìåòðîì
D1 25� è 50 ìì – ìåòîäîì êîëåö è ïîëîñîê [13].
Ðàñïðåäåëåíèå îñåâûõ � z îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé ïî òîëùèíå ïîâåðõíîñòíîãî
ñëîÿ à ãëàäêèõ îáðàçöîâ ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ. 2. Âèäíî, ÷òî ñæèìàþùèå îñòàòî÷íûå
íàïðÿæåíèÿ è ãëóáèíà èõ çàëåãàíèÿ ïðè îäíîé è òîé æå óïðî÷íÿþùåé îáðàáîòêå ñ
óâåëè÷åíèåì äèàìåòðà îáðàçöà âîçðàñòàþò. Ýòà çàêîíîìåðíîñòü îáúÿñíÿåòñÿ ïîâûøå-
íèåì æåñòêîñòè îáðàçöîâ ñ ðîñòîì ðàçìåðîâ èõ ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ. Àíàëîãè÷íûå
çàêîíîìåðíîñòè â ðàñïðåäåëåíèè îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé ïîñëå ãèäðîäðîáåñòðóéíîé
îáðàáîòêè îáðàçöîâ èç ñòàëè 45 è ñïëàâà Ä16Ò áûëè óñòàíîâëåíû â ðàáîòå [12] ïðè
èçìåíåíèè äèàìåòðà îáðàçöîâ D1 îò 10 äî 50 ìì.
Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ â îáðàçöàõ ñ íàäðåçàìè îïðåäåëÿëèñü ðàñ÷åòíûì ïóòåì –
ñóììèðîâàíèåì äîïîëíèòåëüíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â ðåçóëüòàòå ïåðåðàñïðå-
äåëåíèÿ îñòàòî÷íûõ óñèëèé ïîñëå îïåðåæàþùåãî ïîâåðõíîñòíîãî ïëàñòè÷åñêîãî
äåôîðìèðîâàíèÿ è îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â ãëàäêèõ îáðàçöàõ. Ïðè ýòîì äîïîëíè-
òåëüíûå îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ âû÷èñëÿëèñü êàê àíàëèòè÷åñêèì [11], òàê è ÷èñëåí-
íûì ìåòîäîì. Íåîáõîäèìî çàìåòèòü, ÷òî áûëî ïîëó÷åíî õîðîøåå ñîâïàäåíèå ðåçóëü-
òàòîâ îïðåäåëåíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé äâóìÿ ìåòîäàìè.
Ðàñïðåäåëåíèå îñåâûõ � z îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé ïî òîëùèíå ïîâåðõíîñòíîãî
ñëîÿ à â íàèìåíüøåì ñå÷åíèè îáðàçöîâ ñ íàäðåçàìè R � 0 3, ìì ïðèâåäåíî íà ðèñ. 3.
Çíà÷åíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïîâåðõíîñòè äíà íàäðåçîâ � z
ïîâ ïðåäñòàâëåíû â
òàáëèöå.
Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå çíà÷èòåëüíàÿ âåëè÷èíà ñæèìàþùèõ îñòàòî÷íûõ
íàïðÿæåíèé, äîñòèãàþùèõ íà äíå íàäðåçà – 1004 ÌÏà (D1 50� ìì), ÷òî ñóùåñòâåííî
âûøå íå òîëüêî ïðåäåëà òåêó÷åñòè, íî è ïðåäåëà ïðî÷íîñòè èññëåäóåìîé ñòàëè 20. Â
ðàáîòå [15] ïîêàçàíî, ÷òî îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ â óïðî÷íåííîì (íàêëåïàííîì) ñëîå
ìîãóò ïðåâûøàòü ñîïðîòèâëåíèå ðàçðûâó S k ìàòåðèàëà äåòàëè (îáðàçöà) íà 15%. Â
äàííîì ñëó÷àå ýòîò ïðåäåë íå ïðåâûøåí, òàê êàê S k � 1416 ÌÏà.
84 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
Â. Ô. Ïàâëîâ, Â. À. Êèðïè÷åâ, Â. Ñ. Âàêóëþê è äð.
a á
â
Ðèñ. 2. Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ � z â óïðî÷íåííûõ ãëàäêèõ îáðàçöàõ äèàìåòðîì 10 (à), 25 (á)
è 50 ìì (â) ïîñëå ÏÄÎ (1), ÎÐ1 (2) è ÎÐ2 (3).
a á
â
Ðèñ. 3. Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ � z â óïðî÷íåííûõ îáðàçöàõ äèàìåòðîì 10 (à), 25 (á) è 50 ìì (â)
ñ íàäðåçàìè R � 0 3, ìì ïîñëå ÏÄÎ (1), ÎÐ1 (2) è ÎÐ2 (3).
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5 85
Îöåíêà âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ ...
Èñïûòàíèÿ íà óñòàëîñòü ïðè èçãèáå â ñëó÷àå ñèììåòðè÷íîãî öèêëà íåóïðî÷-
íåííûõ è óïðî÷íåííûõ îáðàçöîâ äèàìåòðîì D1 10� ìì â ãëàäêîé ÷àñòè ïðîâîäèëèñü
íà ìàøèíå ÌÓÈ-6000, äèàìåòðîì D1 25� ìì – íà ìàøèíå ÓÌÌ-01, äèàìåòðîì
D1 50� ìì – íà ìàøèíå ÓÌÏ-02 [16], áàçà èñïûòàíèé ñîñòàâëÿåò 3 106� öèêë
íàãðóæåíèÿ.
Ðåçóëüòàòû îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ��1 ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå.
Óïðî÷íåííûå îáðàçöû, âûñòîÿâøèå áàçó èñïûòàíèé ïðè íàïðÿæåíèè, ðàâíîì ïðåäåëó
âûíîñëèâîñòè, äîâîäèëèñü äî ðàçðóùåíèÿ ïðè áîëüøèõ íàïðÿæåíèÿõ. Íà èçëîìàõ
ýòèõ îáðàçöîâ áûëè îáíàðóæåíû íåðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ òðåùèíû óñòàëîñòè, ãëó-
áèíà t êð êîòîðûõ ñîîòâåòñòâóåò çàâèñèìîñòè (5) (òàáëèöà).
Èç äàííûõ, ïðèâåäåííûõ â òàáëèöå, âèäíî, ÷òî ÏÏÄ îáðàçöîâ ñ íàäðåçîì ÏÄÎ è
ÎÐ ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ïîâûøåíèþ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè. Íàèáîëåå ýôôåê-
òèâíà äëÿ èññëåäîâàííûõ îáðàçöîâ ÎÐ, ïðè÷åì ñ óâåëè÷åíèåì óñèëèÿ îáêàòêè ñ
Ð � 0 5, äî 1,0 êÍ ïðåäåë âûíîñëèâîñòè âîçðàñòàåò. Íàáëþäàåìîå ÿâëåíèå îáúÿñ-
íÿåòñÿ áîëüøåé ãëóáèíîé çàëåãàíèÿ ñæèìàþùèõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â ãëàäêèõ
óïðî÷íåííûõ îáðàçöàõ ïðè óâåëè÷åíèè óñèëèÿ îáêàòêè (ðèñ. 2), â ðåçóëüòàòå ÷åãî
ïîâûñèëèñü îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ â íàèìåíüøåì ñå÷åíèè îáðàçöîâ ñ íàäðåçîì.
Îöåíêà âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè îáðàçöîâ
ïî ïåðâîìó êðèòåðèþ � z
ïîâ (îñòàòî÷íûì íàïðÿæåíèÿì íà ïîâåðõíîñòè íàäðåçà)
ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó ðàññåÿíèþ êîýôôèöèåíòà �� . Ýòîò êîýôôèöèåíò èçìå-
íÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ: 0,033...0,183 (òàáëèöà), ò.å. èçìåíÿåòñÿ â 5,5 ðàçà, ÷òî
íåïðèåìëåìî äëÿ ïðîãíîçèðîâàíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ïîâåðõíîñòíî óïðî÷íåí-
íûõ äåòàëåé.
Îöåíêà âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ ïî âòîðîìó êðèòåðèþ � îñò (ñðåäíå-
èíòåãðàëüíûì îñòàòî÷íûì íàïðÿæåíèÿì) ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííî ìåíüøåìó ðàññåÿ-
íèþ ñîîòâåòñòâóþùåãî êîýôôèöèåíòà �� , êîòîðûé èçìåíÿåòñÿ îò 0,332 äî 0,357,
ñîñòàâëÿÿ â ñðåäíåì 0,341, è íåçíà÷èòåëüíî îòëè÷àåòñÿ îò çíà÷åíèÿ �� � 0 36, , óñòà-
íîâëåííîãî â [12] äëÿ óïðî÷íåííûõ îáðàçöîâ è äåòàëåé ñ àíàëîãè÷íîé êîíöåíòðàöèåé
íàïðÿæåíèé.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïðîãíîçèðîâàíèè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ïîâåðõíîñòíî
óïðî÷íåííûõ îáðàçöîâ ñ êîíöåíòðàòîðàìè íàïðÿæåíèé íàèáîëåå îïðàâäàíî èñïîëü-
çîâàíèå êðèòåðèÿ ñðåäíåèíòåãðàëüíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé � îñò . Äëÿ îïðåäåëå-
íèÿ ïðèðàùåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè òàêèõ îáðàçöîâ ïðè èçãèáå ñëåäóåò èñïîëü-
Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé îáðàçöîâ íà óñòàëîñòü è îïðåäåëåíèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé
D,
ìì
Íåóïðî÷íåííûå
îáðàçöû,
��1, ÌÏà
Óïðî÷íåííûå îáðàçöû
Îáðàáîòêà ��1,
ÌÏà
�z
ïîâ,
ÌÏà
�� têð,
ìì
�îñò ,
ÌÏà
��
10 110 ÏÄÎ 155,0 �263 0,171 0,203 �126 0,357
ÎÐ1 230,0 �732 0,164 0,195 �337 0,356
ÎÐ2 267,5 �861 0,183 0,205 �454 0,347
25 120 ÏÄÎ 137,5 �343 0,087 0,540 �87 0,345
ÎÐ1 165,0 �787 0,073 0,510 �171 0,336
ÎÐ2 175,0 �908 0,074 0,520 �202 0,334
50 87,5 ÎÐ1 117,5 �898 0,033 1,04 �94 0,322
ÎÐ2 130,0 �1004 0,042 1,11 �128 0,332
86 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
Â. Ô. Ïàâëîâ, Â. À. Êèðïè÷åâ, Â. Ñ. Âàêóëþê è äð.
çîâàòü ôîðìóëó (4). Êðèòåðèé � îñò ïðè ýòîì âû÷èñëÿåòñÿ ïî çàâèñèìîñòè (3) ïî
òîëùèíå ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ, ðàâíîé êðèòè÷åñêîé ãëóáèíå t êð íåðàñïðîñòðàíÿ-
þùåéñÿ òðåùèíû óñòàëîñòè è îïðåäåëÿåìîé ïî ôîðìóëå (5). Êîýôôèöèåíò ��
âëèÿíèÿ óïðî÷íåíèÿ íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè ïî êðèòåðèþ ñðåäíåèíòåãðàëüíûõ
îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé � îñò äëÿ óïðî÷íåííûõ äåòàëåé è îáðàçöîâ ñ íàäðåçàìè
ìîæíî ïðèíÿòü ðàâíûì 0,36.
 û â î ä û
1. Ïðîâåäåííîå èññëåäîâàíèå ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè ïðîãíîçèðîâàíèè ïðåäåëà âû-
íîñëèâîñòè ïîâåðõíîñòíî óïðî÷íåííûõ öèëèíäðè÷åñêèõ îáðàçöîâ ðàçëè÷íîãî äèà-
ìåòðà (10...50 ìì) ñ íàäðåçàìè íàèáîëåå îïðàâäàíî èñïîëüçîâàíèå êðèòåðèÿ ñðåäíå-
èíòåãðàëüíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé � îñò .
2. Äëÿ ïðîãíîçèðîâàíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè óïðî÷íåííûõ îáðàçöîâ ñ íàäðå-
çàìè èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà ïîâåðõíîñòè
êîíöåíòðàòîðà � z
ïîâ íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì, òàê êàê ñîîòâåòñòâóþùèé êîýô-
ôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé âëèÿíèå ýòîãî êðèòåðèÿ íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè, èìååò
ñóùåñòâåííîå ðàññåÿíèå.
3. Äëÿ èññëåäîâàííîé ñòàëè 20 ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîäòâåðæäåíà óñòàíîâëåííàÿ
ðàíåå çàâèñèìîñòü (5) êðèòè÷åñêîé ãëóáèíû íåðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ òðåùèíû óñòà-
ëîñòè t êð îò ðàçìåðîâ îïàñíîãî ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ îáðàçöà (äåòàëè).
Ðàáîòà âûïîëíåíà â ðàìêàõ ãîñóäàðñòâåííîãî çàäàíèÿ âûñøèì ó÷åáíûì çàâå-
äåíèÿì â ÷àñòè ïðîâåäåíèÿ íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèõ ðàáîò (ïðîåêò 1.312.2011).
Ð å ç þ ì å
Íà ïðèêëàä³ çðàçê³â ç³ ñòàë³ 20, ùî ìàþòü ð³çíèé ä³àìåòð, åêñïåðèìåíòàëüíî óñòà-
íîâëåíî, ùî â óìîâàõ êîíöåíòðàö³¿ íàïðóæåíü äëÿ ïðîãíîçóâàííÿ âïëèâó ïîâåðõ-
íåâîãî çì³öíåííÿ íà ãðàíèöþ âèòðèâàëîñò³ íàéá³ëüø âèïðàâäàíî âèêîðèñòàííÿ êðè-
òåð³þ ñåðåäíüî³íòåãðàëüíèõ çàëèøêîâèõ íàïðóæåíü.
1. Èâàíîâ Ñ. È., Ïàâëîâ Â. Ô. Âëèÿíèå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è íàêëåïà íà
óñòàëîñòíóþ ïðî÷íîñòü // Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 1976. – ¹ 5. – Ñ. 25 – 27.
2. Êðàâ÷åíêî Á. À., Ìèòðÿåâ Ê. Ô. Îáðàáîòêà è âûíîñëèâîñòü âûñîêîïðî÷íûõ
ìàòåðèàëîâ. – Êóéáûøåâ: Êóéáûø. êí. èçä-âî, 1968. – 131 ñ.
3. Ñåðåíñåí Ñ. Â., Áîðèñîâ Ñ. Ï., Áîðîäèí Í. À. Ê âîïðîñó îá îöåíêå ñîïðî-
òèâëåíèÿ óñòàëîñòè ïîâåðõíîñòíî óïðî÷íåííûõ îáðàçöîâ ñ ó÷åòîì êèíåòèêè
îñòàòî÷íîé íàïðÿæåííîñòè // Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 1969. – ¹ 2. – Ñ. 3 – 7.
4. Òóðîâñêèé Ì. Ë., Øèôðèí Í. Ì. Êîíöåíòðàöèÿ íàïðÿæåíèé â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå
öåìåíòèðîâàííîé ñòàëè // Âåñòí. ìàøèíîñòðîåíèÿ. – 1970. – ¹ 11. – Ñ. 37 – 40.
5. Èâàíîâ Ñ. È., Ïàâëîâ Â. Ô. Âëèÿíèå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà âûíîñëèâîñòü
íåíàêëåïàííîãî ìàòåðèàëà // Âîïð. ïðèêë. ìåõàíèêè â àâèàöèîííîé òåõíèêå. –
1973. – Âûï. 66. – Ñ. 70 – 73.
6. Øêîëüíèê Ë. Ì., Äåâÿòêèí Â. Ï. Ïîâûøåíèå ïðî÷íîñòè øåñòåðåí äðîáåñòðóé-
íûì íàêëåïîì // Âåñòí. ìàøèíîñòðîåíèÿ. – 1950. – ¹ 12. – Ñ. 7 – 12.
7. Òóðîâñêèé Ì. Ë., Íîâèê Ð. À. Óïðî÷íÿþùàÿ îáêàòêà ðîëèêàìè àçîòèðîâàííûõ
ñòàëüíûõ äåòàëåé // Òàì æå. – 1970. – ¹ 1. – Ñ. 39 – 42.
8. Êóäðÿâöåâ Ï. È. Íåðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ óñòàëîñòíûå òðåùèíû. – Ì.: Ìàøèíî-
ñòðîåíèå, 1982. – 171 ñ.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5 87
Îöåíêà âëèÿíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî óïðî÷íåíèÿ ...
9. Ñåðåíñåí Ñ. Â., Êîãàåâ Â. Ï., Øíåéäåðîâè÷ Ð. Ì. Íåñóùàÿ ñïîñîáíîñòü è ðàñ÷åò
äåòàëåé ìàøèí íà ïðî÷íîñòü. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1975. – 488 ñ.
10. Ïàâëîâ Â. Ô. Î ñâÿçè îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ïðè
èçãèáå â óñëîâèÿõ êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé // Èçâ. âóçîâ. Ìàøèíîñòðîåíèå. –
1986. – ¹ 8. – Ñ. 29 – 32.
11. Èâàíîâ Ñ. È., Øàòóíîâ Ì. Ï., Ïàâëîâ Â. Ô. Âëèÿíèå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé íà
âûíîñëèâîñòü îáðàçöîâ ñ íàäðåçîì // Âîïð. ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ àâèàöèîííûõ
êîíñòðóêöèé. – 1974. – Âûï. 1. – Ñ. 88 – 95.
12. Ïàâëîâ Â. Ô., Êèðïè÷åâ Â. À., Èâàíîâ Â. Á. Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ è ñîïðî-
òèâëåíèå óñòàëîñòè óïðî÷íåííûõ äåòàëåé ñ êîíöåíòðàòîðàìè íàïðÿæåíèé. –
Ñàìàðà: ÑÍÖ ÐÀÍ, 2008. – 64 ñ.
13. Èâàíîâ Ñ. È. Ê îïðåäåëåíèþ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â öèëèíäðå ìåòîäîì êîëåö
è ïîëîñîê // Îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ. – 1971. – Âûï. 48. – Ñ. 179 – 183.
14. Èâàíîâ Ñ. È., Ãðèãîðüåâà È. Â. Ê îïðåäåëåíèþ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â
öèëèíäðå ìåòîäîì ñíÿòèÿ ÷àñòè ïîâåðõíîñòè // Âîïð. ïðî÷íîñòè ýëåìåíòîâ
àâèàöèîííûõ êîíñòðóêöèé. – 1971. – Âûï. 48. – Ñ. 179 – 183.
15. Ðàä÷åíêî Â. Ï., Ïàâëîâ Â. Ô. Íàèáîëüøàÿ âåëè÷èíà ñæèìàþùèõ îñòàòî÷íûõ
íàïðÿæåíèé ïðè ïîâåðõíîñòíîì óïðî÷íåíèè äåòàëåé // Òð. ìåæäóíàð. íàó÷.-
òåõí. êîíô. “Ïðî÷íîñòü ìàòåðèàëîâ è ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé”. – Êèåâ: Èí-ò
ïðîáëåì ïðî÷íîñòè èì. Ã. Ñ. Ïèñàðåíêî ÍÀÍ Óêðàèíû, 2011. – Ñ. 354 – 357.
16. Ôèëàòîâ Ý. ß., Ïàâëîâñêèé Â. Ý. Óíèâåðñàëüíûé êîìïëåêñ ìàøèí äëÿ èñïûòà-
íèÿ ìàòåðèàëîâ è êîíñòðóêöèé íà óñòàëîñòü. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1985. – 92 ñ.
Ïîñòóïèëà 14. 11. 2013
88 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2014, ¹ 5
Â. Ô. Ïàâëîâ, Â. À. Êèðïè÷åâ, Â. Ñ. Âàêóëþê è äð.
|