CC BY
48
•ехных технических решений Псрелиижная 1К. может бы п. введена на ровной площадке - дальнейшим устройством насыпного пандуса 1ши может быть установлена на некотором »сстоянни (3-5 м) от стандартного уступа, вокшогатсльные иугн являются базой для авхгтажа всего оборудования ПС.
Перед анжные модули с вибро питателен ¥ «оюмогагельные модули разработаны на Ъаж 6-осного думпкара. Платформа думпкара имеет ширину 5 м, конструктива усилена п снизу по сторонам несет на себе К опорных аомкратов, при помоиш которых модуль скрепляется на плошалке. На платформе закреп-Ыегся несущий корпус, внутри которого раз-мешается вибропигатель на поворотной п;.ат-форме. верхняя плоскость конструкции являете* лишнем бункера, боковая плоскость со
стороны уступа является подпорной стенкой Конструкции модуля я ключ лет переднюю, боковые стенки бункера, платформу дли установки подъемной лебедки. В рабочем положении внбропнтатель установлен нерпе» днку-лярно оси платформы, к платформе через крон-идейны шарннрно закреплен наклонный логок. В транспортом положении кронштейн, логок снимаются, а внбропитагель разворачивается на своей поворотной платформе вдоаь оси установки. Модуль целиком может перемешаться при помошн тепловоза но внутрикарь-ерным железным дорогам, не оборудованным контактной сетью Вспомогательные м.пиули находятся п постоянной спепке с осиспным модулем и выполняют роль продолжении подпорных стенок для удержания развали ГМ прн отсыпке откоса авгосамосваломн
УДК 539.3:4
ЦИКЛИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯ МАТЕРИАЛА В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ ГОРНЫХ МАШИН
В. И. Миронов
Излагается нетрадиционный подход к проблеме усталостной прочности мяте риалов и конструкция п рамках метода полных диаграмм. В обоснование исходной коннешши тднмостпн стагнчесм»* и циклических свойств материалаприводится результаты нестандартных экспериментов но деграаашш параметров полных диаграмм деформирования (I IZUXí Модельные представления о циклической лсгрлдаим л лли-сшческнх, прочностных И упругих свойств материала доведены до расчета усталостного ресурса и живучести деталей сложной формы.
(Сиичсвыа utiMcr. усталость, полная диаграмма, деградация свойств, нелмиейная модели, разрушение.
Non-traditional approach to solve «he problem о Г fatigue strength of materials an J constructions basing on the theory of Full Deforming Diagram (FDD) i» proposed The results of non-standard experiments од l-'DD parameter degradation arc given to confirm the initial concept of static and cyclic material properties dependence. Model represen tat ions about cyclic degradation of plastic, strength and elastic material properties results In calculation of fatigue resource and vitality of complex form specimens.
AVy wnrds: Fatigue: full diagram, degradation of properties, non-linear model, fracture
1Ьттребность в сверхнормативном исполь-ктзнии техники и переход от плановых ремонте» к обслуживанию по техническому состоянию лелеют особо актуальной задачу обьек-пипюй оиенки несу шей способности и оста-точного ресурса ответственных элементов
эксплуатируемых конструкций, горных машин и оборудования. Как правило, u¡* успешюгн решении подобных задач недостаточно накопленною опыта проектирования или внедрен им международных стандартов и готовых расчетных вычислительных комплексов Нужны
новые, концептуально ясные способы определения параметров -текущего и предельного циклического состоянии материала зкеплуширу-емой конструкции Нужны обсчитываемые инженерные методики позволаюинс с единых позиции проводить расчет числа циклов до появления усталостной трешииы чло полного разрушения исследуемого объекта при сложном спектре разнообразных внешних нагрузок
В предлагаемом феноменологическом ПОДКОДс, напротив, полагается, что усталост-нос розру шение элементов конструкции и машин является весьма специфичным. но все же частным случаем разрушения твердого Деформируемого пела. Доказ.тгсльством тому служит результаты моделирование взаимосвязи статических и циклических свойств материала. специальных экспериментов но циклической деградации его статических свойств с ростом циклической наработки, расчетов ресурса реальных элементов конструкций и последующей опытной проверки в натурных испытаниях 11 3].
Прежде чем рассматривал, разрушение как некоторое новое явление в поведении нагружаемых конструкций, действуя в традициях механики, следует выявить па феноменологическом уровне соответствующее новое свойство материала, а именно стадию деформационного разупрочнения. В механике горных порол для утих целен лиана и успешно используются полные диаграммы деформирования (ПДД). на которых отражены все физические процессы, протекающие в нагружаемом материале (4|, Диаграммы ; падающей иетвмо, отражающей стадию разупрочнения, построены н для конструкционных материалов разных классов (рис. I)
Рис i Экспериментальные ПДД craiiert и силавов
Реологически неустойчивые состояния материала, отвечающие подающей ветви ПДД. зафиксированы при растяжении малых однократных образцов в достаточно жестком нагружающем устройстве [5]. Таким образом, устойчивость процесса деформирования образин на падающей ветви зависит как от свойств материала, так и от условии нагружения. Соответственно. неустойчивость процесса может служить нелокальным критерием полного или частичного разрушения материала.
Падающая ветвь диаграммы интегрально отражает протекающие в материале процессы накопления структурных повреждений при активном деформировании. Неудивительно, что именно параметры пплаюшей ветви ПДД оказались чувствительными к циклической тренировке и накоплению усталостных повреждений.
Имея целью составить целостное представление о процедуре расчета долговечности элементов конструкций, разобьем ее условно па ряд -этапов:
выбор представительного параметра циклического состояния материала при регулярной нагрузке путем идентификации усталостного процесса с циклической деграоаци-ей ПДД;
построение моделей многоцикловой усталости материала и» пеной«: чкемернмгн-гальных кинетических кривых вырождения статических свойств;
- нелинейное суммирование усталостных повреждений при нестационарной нагрузке;
- »остановка и методика решения краевой задачи теории многоцикловой усталости;
-отработка объединительной методики оценки усталостного ресурса Деталей на примере расчета представительного конструктивно! о элемент;
- расчет числа циклов до появления и устойчивого развития усталостной трещины в литых деталях тележки думпкара.
В описательной части явления усталости постоянно отмечается потеря пластичности материалов в эксплуатации и хрупкий характер усталостных изломов деталей, выполненных irj пластичных сталей и силавов. Протяженный по циклам переход пластичного материала в предельное хрупкое состояние предлагается идентифицировать с устал ОСТ-
Рис. 2. Дегроаацня ДЦД стялгй 20ГЛ и 20ФЛ с ростом наработки: / - «г - 0. 2 -лт = 0,04! ¡-и,' 07
процессом и определять его колнчесгвегТ-показатели по изменению параметров ПДД тренированных образцов. Такое представление лс противоречит современным фн-лчсскнм воззрениям на природу усталости [5] ■ опирается на имеющиеся экспериментальное данные о взаимосвязи статических и физических свойств конструкционных матсриз--500 12,31.
Влияние циклической наработки п, б [0,11 ♦и параметры ПДД литых сталей 20171 и 20ФЛ иллюстрирует рис. 2, на котором совмещены •хре дленные диаграммы образцов, тренированных до различного числа циклов
Нелинейное по циклам снижение располагаемой пластичности Ер(ав, /;), определяемой длиной статической диаграммы, характерно для обеих сталей и наблюдается а течение всего инкубационного периода. Прочностные свойства меняются по-разному, но особенно интенсивно в заключительный период цитирования, равно как и не отраженные на рисунке упругие свойства. Контролирующим параметром может служить циклический предел Прочности \ п) или работа деформирования А и), определяемая площадью под диаграммой. В качестве представнтсльного параметра циклического состояния конструкционных сталей рекомендуется располагаемая пластичность. Определенное обоснование такого выбора лают результаты испытаний образцов стали 35 при ступенчатом изменении нагрузки 12|
По степени концептуальной ясности располагаемая пластичность не уступает таким физическим параметрам, как ширина петли
гистерезиса, или работа активации пластической деформации |7] Но на нее действую не только циклическая нагрузка, но и темпер пту ра, агрессивная среда, импульсные нагрузки и другие эксплуатационные факторы. В «том плане использование метода полных диаграмм для определения ресурса изделия, работающего в условиях много факторного воздействия. представляется весьма и весьма перспективным. Например, актуальный для гор ных машин вопрос о влиянии ударных нагрузок на ресурс рассматривался в работе |8] с позиции метода полных диаграмм
Изменение с ростом наработки модуля упругости материала, более характерное для области малоцикловой усталости, наблюдалось и в опытах с образцами из стали 20ГЛ
\ \
\ \
о 02 ОА о« оя ГЬ
Рис.3. Деградация модуле у пру теш стали ГЛ
(рис.3). Еще до появления на образце усталостной трещины, при наработке п » 0,7. наблюдалось уменьшение модуля упругости Я на 20 % по сравнению с исходным значением. Учет деградации упругих свойств стали в расчете НДС детали приводит к перераспределению напряжений в зоне концентрации натря-
жсннй. аналогично схеме Нсйбера |7], уточняющей расчет долговечности.
Не претендующие на фундаментальность прикладные теории базируются не из-Эпических законах, а ни пннрокснмлннях базовых экспериментов. Гак. для деградаииоииых процессов используют полиномы, или степенные функции. Не шторы й произвол в выборе подходящей функции снижает общность теории. Но вместе с тем придает ей определенную гибкость в описании усталостною процесса н материалах разных классом. Но спытным данным дли литой стали 20I7I. представленным на р|1с. 2. и, иоы роены смененные зависимости вид«
ер(сг:^ = еро-*с>Л 0)
1де E|iii предельная деформация нетрениро-ванной стали (кривая I на рис 2. т - опытна« константа, а коэффнтшент kt определяется из условия устилостного разрушения образпи (см рне. 2. о).
ВркЪыМ-**,» (2)
В силовой постановке задачи условию (2) отвечает равенство
о„.ЛГ) = ои. (3)
иредспнптяюшсс собой обобщение докально-ю критерия статической прочности материала на случай циклической нагрузки 111 В области многопикловои усталости имеем ow = - Число ЦИКЛОВ V до разрушения образна но стационарном уровне максимального напряжения цнк/та определяется но усталостной кривой, сданной, нпиример, в виде
И)
где п, предел выносливости на бязевом чне-lc циклов А'0. а - параметр, определяющий положение кривой.
Кинетические кривые (I) для стали 20Г71. »г» которой отливаются боковина и и адрес сорили балка тележки думпкара |9), описываются выражениями
«,,(Су, •") = 0,3881 - 0,?832(// / 728ГЮ),_У; ьу \П)= &ЗОД -1),5 КI Ял / 452«Ю)',а. получеипыми гзя двух уровней максимального напряжения цикла. пЧ) = 26йМПл и
'т„, =345 МЛа. Основной вывод по резуль-
татам базового эксперимента состоит в том. что а области многоцнкловой усталости характер кинетических кривых стали 20ГЛ и показатель степени не зависят от уровня напряжений
Степенные зависимости можно также использовать для оценки изменения сопротивления S, модуля упругости Е и коэффициента поперечной деформации v в процессе циклической тренировки:
¿(о^/Мо-А/Л v(fju;»)*vn -куЯр,
где s'J. £0. v0 - предел прочности, модуль
упру гости it коэффициент поперечной деформации материала в исходном состоянии, ß определяется опытным путем. Коэффициенты кл, kt н kt, так же как ранее коэффициент кг, находятся из условия разре шения при стацио-парном режиме нагрузки
Опытные кинетические кривые, построенные для регулярной нагрузки (а_ =■ const), предлагается использовать для определения долговечности при ступенчатой нагрузке. Необходимость такою обобщения продиктована стремлением исключить из расчетов две дебетные гипотезы: о линейном суммировании Повреждений и независимости повреждающего действия никла напряжений от положения в спектре. Прогнозы на основе данных гипотез приводят к многократным ошибкам, часто не в запас долговечности
Вопрос о накоплении повреждений обычно решается на основе линейного суммирования относительных поврежленносгсй w = »IN и критерия усталостного разрушения
*5>V<Y=|. (5)
Условие(5) не имеет физическою обоснования. но повсеместно применяется, так как сильно упрощает расчеты, позволяя использовать методы спектрального и корреляционного анализа. Известные способы улучшения суммирования связаны с уточнением правой части равенства i5) или введением поправочных коэффициентов в левую часть так. чтобы сумма оставалась равной единице *>гн методы редко применяются в расчетной практике, так как ие годятся для прогноза долговечное-
г* мовыл изделий а диют лишь согласование i *ж.кшшмися отлтнымн данными.
В случае одноступенчатого режима из í 5) следует соотношение
представляющее собой уравнение прямой -змии о orpcik3\ и мыражение для резулыи-Т? алией долговсчиосл I
N. ТИ. =/V.+н,< 1--^-). (б)
• 'I
Способы суммирования, приводящие к шреженпям (5) или (6V называют линейными.
Схема использования кинетических кри-5сгдля расчета долговечности при сгупеи-гатой нагрузке приведена на ptte. 4. Пусз ь кривые / п ¿построены на уровнях максимальных деформаций никла f „, и£„, поформуле
i • i Точки Л и И на усталостной кривой J определяют долговечности /V и А' , до разрушения в соответствии с формулой (4). в деформационном подходе постулируется, чтг два состояния материала, помеченные на рис. 4 буквами Д и С, циклически эквиваленты при одной и той же длине ПДД
Условие эквивалентное™ двух состояний материала при разной истории нигруження выразится равенством
(7)
Рассматривая данное равенство совместное выражением« 1). определяем эквивалентное число циклов Ну которое погребова. юсь
бы нн уровне eu, = сти, / F для такого же вырождения ПДД. что произошло на уровне ' М( - аи| ' к чан, циклов. Затем находим долго вечность iV, при ступенчатом изменении нагрузит.
Ы, - i, т (N, -ij) е
Выражения (6) и (8) совпадают в двух случаях: во-первых, КОГДА рвзшша напряжений
Рис 4. Циклически жвивала гтшае состояния материала при резной истории нагружештя
двух стуПСПСЙСТ])СМ1 1ТСЯ к нулю, но это будет стационарное нагруженис. во-вторых, при /н—во» да свойства материала не меняют ся вплоть до разрушения Очевидно, что задачи с деградациоинымн моделями материала всегда будут нелинейными в отмеченном выше смысле. Дополнительный уложится ь в формуле (8) отражает давно известный н экспериментальной механике эффекз взаимодействия напряжений разного уровня [10| и, кроме того, исключает возможность любой перегруппировки циклов напряжения.
Приведенная схема расчета долговечно-сти не является обязательной для всех материалов и условий погружения, К примеру, в условии (7) текущие предельные деформации могут быть заменены их шгтснснвиостя-мн. что приводит к расчетной долговечности, более близкой к и!одтыым значениям, полученным при ступенчатом нагруженнн образцов из стали 20ГЛ. Аналогичные испытания образцов из стали 35 при увеличении нагрузки дали промежуточный результат между формулой (8) и линейным сумхтроваиием При нагружепии в обратном порядке предварительная грсни-роикп ил высоком уровне напряжений нсумень-шили, а, напротив, увеличила число циклов до рззрушепия. Сказано это с тем, что на начальном этапе циклнрования длина диаграммы стали 35 увеличивалась, и тем больае. чем выше был уровень напряжений тренировочного Ш1кла [2) Такую замечательную особенность в поведении ма тернала под нагрузкой трудно уложить в какую-либо расчетную схему
Важным моментом в построении устало-стной модели материала является формулировка критерия разрушения В простейшем
lUtpflHirrV ЛОКОЛЬНЫЙ кри rcpMÍI (31 определяет псрессчеписсоиротивлення Л'в(п \) спосго-хнпым уровне*« максимально! о напряжения стационарного ннхла ом. I 1раншю пересечения справедливо п для переменной натфяжсинос-• и ojn) После и( циклов на некотором уровне напряжении о^ произойдет устал ост ос l'j ipyiuenHe juicMerrra материала. сег.и окажется вьшолпештым условие
(9)
I Jp.iuiuio пересечения лист нижшоюоцен-«у долговечности. тли та irpii соблюдении некоторыхус товий нлгружашявотможнораа-новшрсснижсннесоттротнпчсшш лс нуля Тем не менее данное привило может играть »теории усталости роль нриишшя.
Большинство элементов горных машин рабозакя в условиях сложношттряжетюги состояния и разрушаются о г ДСЙп вия пере-мошич нагрузок Сведеття о натурных уста-постиых испытаниях конструктивных элементов весьма ограничены и статистически не надежны и силу малого объема испытаний. Как правило, задача опенки устал остнош ресурса изделий ре шлется на основе простых испытаний образцов и прншк-чашя кнкой-лнбо теории про'пюсгидляопределения жвивален-тных нллряАоши
В Целом проблема перехода от одномерных моделей к сложному напряженномусо-стоятло недостаточно раэриботаиа Эксперименты по дарадации предельных поверхностей С1ИС не проводились. Нет И СДНПОГО. надежно установленного крттфин усталости при сложном напряженном состоянии В скалярном варианте теории, наиболее привлека-(сльпом для разработки инженерных млодик • щенки дол! овечности деталей, в качестве эк-гЦ(Ш1ДСИ i ног© напряжения <зиш используется напряжение Мизеса. Обычной формой крттгс-ршт Miuccajjw двухсчдю» чаи{фазиого идлря-лстшя является соот ношение
о.»« =(of i
подтвержденное большинством экспериментальных результатов [7, 10J Есть слоя лотка ti в использовании первой теории прочности, ввиду Неизбежной потерн пластичности MU гс-ркалн, предшествующей ею усталости ом v .— - 72 ----==
разрушештн», Тогда в качестве эквивалентного т отражения следусгпрннять максимальное i данное напряжение п
I lo результатам нсныташтя образцов pjcia материалов, »том числе литых сталей, можно сделать еледуюлше выводы.
кольцевое нагружающее устрэйство переменной жесткости позволяет строить ИДД контрукпиолимх материалов разных классов;
циклическая нагрузка нешбеявюггривошп к деградации пластических, прочностных и упругих свойст в материала, оцениваемой по изменению параметров ПДД;
ппступпруя «глгчегпт процгггя гггрлд.ч-шш свойств с усталостным процессом и материале. можно описать его кинетику опытными кривыми г»нергстического. силового или (ефорМ;ШИОШЮ1Т> типов;
предегашгтельным параметром циклического состояния сталей может служить распо-затасмая пластичность, определяемая длиной
ПДД;
равеиствотшромстровцюсивкскогососго-яния материала при разнойисгорвш нагруже-ипя правомерно использовать,ьзт-' обобщения подхода на отучай нестационарной нагрузки;
степенная функция удобиадля аппроксимации опытных кинетических кривых тшклн ческой детрадашпт свойств литых сталей.
В Нелом, несмотря На определенные трудности в постановке jKciTepiLMeirrofc и интерпретации получаемых результатов, приведенные материалы позволяют ставить вотфос об использовании hobi.lv ресурсных характеристик материала в расчетах долговечности элементов конструкций
В< хтрос о правомерности переноса свойств материала, определенных в лабораторных испытаниях образцов, в расчет конструкций является проблемным для любой теории Хорошее совпадение с экспериментом дают, например, решения красных задач по расчету IЩС деталей на основе положений теории упругости. Здесь достаточно Точные решения лают численные методы, реализованные в современных вычислительных комплексах COSMOS. ANSIS. П усгалосгных расчетах Наблюдается систематическое расхождение с опы гной долговечностью, связанное с действием различных факторов: концентрации напряжении, размеров летали, состояния
юоермюстп и др. даже а условиях сташшна}*-ио| о синхронного и сннфаеюго изменения компонент напряжений от внешней нагрузки 1(роблсмы нерегулярно mu ружейных конструкции, как отмечалось выше, сушсствснво •отрастают.
Влияние о I меченных факторов на долговечность изделий оценивают эмпирическими •оэффшшентими, усганашшвасмылш отдедь-но ддч каждой отрасли техники. кшеед машин, партии изделий п ipymr однотипных деталей кардинально изменить ситуацию можно, по-•.аынмому, разработкой ирвеиш млач, уопы иакнцнх особенности усталостного процоссм Постановка краевой задачи по расчету усталостного ресурса i вердого тела соиряже-на с серьезными методологическими i руди;»-сгямн. До настоящего времени нет корректного аналитического решения задачи о появлении н развитии трещины вбешефскшем геле при однократном приложении нпгрузюн, Не найдено единого параметра цикллческо) \> состояния материала. н как следствие не у» тановлена мера циклической i ювреждснности. Не имеет физического обоснования правило линейного суммирования повреждении. Нет надежного способа раздели л <я свойств поверхностно! о слоя u 0СН08Н01 о материала детали. хотя известно, что у стал осп шя Трешнна. как правило, появляется на поверхности тела. Наконец, не учитывается циклическая деградация свойств материала в,эксплуатируемом оборудовании
В обсуждаемом подходе к проблеме ус-
пш0с1н0й прош (ости конструкций 01мсчснныс
трудности не снимаются автоматически. I (амсчаются лшш. возможные пути их преодоления И выход на сквозные или объеднншель-ные расчетные методики, охватывающие как стадию зарождения'« так и стадию развитии у с i ал ос i ной грепшны В тестовом примере определялась долговечность и живучесть плз* стнны с отверстием при разной степени дет-лнзащщ задачи
Известный выход на объединительную методику связан с нсиолыовиннем пакетов прикладных программ конечно ЗДСМСИТНОРО анализа, содержащих операшио деактивации, или «убивания» элементов, при выполнении ТОГО или иного критерия прочности Использование модели циклической деградации
и локального критерия (3) позволило выйти, в от/нише от критерия ни реальные долговечности [IIJ. Отметим, что в начальном варианте методики влияние на долговечность кошюгфашшншфяжпшй^м&зтабногээф-фскта состояния поверхности р, чувствительности материала к асимметрии пнкли у учитывалось традтшонио, через зависимость предела выносливости ол(кд, ео, 3. V)»»выра-жешш усталостной кривой (4). 13 дальнейшем надо уходить от использования эмпирических коэффициентов, и определенное оснонаши: для этого длгог эксперименты по д еградации ПДД.
Отмеченное и эксперименте снижение модули упругости приводит к перерашреде-лению напряжений в теле еще до появления треипшм. При этом действие концентратора напряжений смягчается, что позволяет Объясни гъ разницу между I соретичеекнм и экспериментальным коэффнинешамн кониигарацнн [12] Прямым расчетом показано, что длина пластины влияет на кинетику развития усталостной трешниы. в чем и проявляется маеш-1 а бный эффект.
В краевой задаче надо явным образом задавать разные исходные свойства на поверхности и в глубине детали Всоо.метсгвинсо схемой разделения свойст в. основанной на опытах lit) легралапин П 1Д, различнойбудет и кинстика их изменения 113]. Подобное разделение меняет соотношение продолжительности стилий зарождения и развития трещины в пластине с отверстием. Полученные количественные результаты расчета свойств поверхностного слоя образцов из стали20Г П корреспондируются с данными физических способов их измерения.
Проведенные исследования показали пер-спсктнвность метода полных диаграмм для рафаботки краевых задач теории усталости Подтверждением тому служит И прямая экспериментальная проверка расчета усталостного ресурса литых деталей сложной формы, выполненного по новой методике, отработанной На пластине с отверстием.
Большая часть отказов думпкаров »эксплуатации связана с усталост ным повреждением литых деталей тележки (9]. В расчете циклической прстекли надрсссорнойбшткн и боковой рамы тележки зидействсваны следующие Программные продукты (3|: обьемный
моделирошши: Solid Works для lie строения твердотельной модели балки; конечно- цементный пикет прикладных программ COSMOS Works гчч решения статической задачи но определению НДС база данных Microsoft Access дли программ по расчету долговечности балки и рамы, написанных на «лыке программировании Visual Bastk \рр1тса1топл К преимуществам данного программного обеспечения можно отнестисравнительно шикую стоимость и простоту пользования. и так-ле возмо жнос гь 1 |рнмененин обычных ПЭВМ
Усталостная кривая (4) дополнялась участком с параметром <Х, - 2с< 4- 2 .для учета напряжений ниже предела вынойдивостзц который корректировался но мере изменения псиммстртш цикла по формуле
а*—¡лГ'
| де о - среднее напряжение никла В расчете принимались те же условия, что реализуются в натурных стендовых испытаниях при стационарной внешней нагрузке.
Перераспределение напряжений. вызванное усталостным разрушением таиболее нагруженного конечного элемента. приводит к нерегулярному нагруженню уцелевших элементов даже при стационарной внешней нагрузке. Последслкттпншииданного элемсн-га определялось иовоеНДС балки с зародившейся трещиной. 11рн этом учитывалось, что и соссдпих хлеменгах возможно нарушение ус-ловня статической прочности. Не продолжая инклировлиня. данные элементы дсактишцю-В длись, и снова решалась статическая лиача (и) определению НДС. 11 терешиошияпроггсду-ра прекращалась, когда во всех элементах условие прочности было выполнено что трак-товалось как новое положение равновесия •детали с хрешииой. Характерные времена процессов циклической деградшиш и vic^xrjxicnjv:-.делетшя напряжений несоизмеримо различны, поэтому полагалось. что последний процесс протекает мгновенно. В то же время его динамика тте учитывалась ввиду локальности действия.
В результате расчета ни предлагаемой инженерной методике количество циклов до появления устал осп той трештшы в надрсссор' ной балке /V = 1755100, До разрушения -
N - 20651 00. Зарождайте усталостной трещины прогнозируется на внутреннем ребре жесткости (рис. 5) По результатам усталостных иеиытанлн 26 падрессорных балок среднее арифметическое значение чисел штклов до появления усталостной Гранины
V = 1730000, а до разрушения - .V = 2331 ккх> циклов Зарождение усталостных трешни в этих деталяхдействительно происходит на внутреннем ребре жесткости (est. рнс. 5) с вы кодом на нижний пояс, а затем на боковые стенки отливки.
l^ic. 5. Место тарождгштя усталостной трешлиы а иадрссеорной балке при стендовых испытаниях
I IpornoxipycMoe количество циклов до появления усталостной трешииы в боковой раме N - 1672580, до разрушения - jVe(p = = 1845200. Зарождение усталостной треиишы в углу рессорного проема, предсказанное расчетом. наблюдается и в большинстве испытанных рам. По результатам испытаний 33 рам (данные ПО чУралвагонзавод») среднее В|жф-мстичоское знача те чисел тшкловдо появления успшосткой третшшы составило 1678570. а до разрушения боковых рам -2018100
Фактическое чисто циклов развития тре-пшны. оттределятошее живучесть шш эксплуа-гатшонттую надежность балки и рамы, оказалось выше расчетного. Ни основе модели циклической деградации материала лается консервативная оценка числа штклов рвзапмя усталостной треипшы. в то время как провсроч иый расчет на основе линейной гипот сзы суммирования повреждений обусловливает прогноз живучести в десятки миллионов циклов Гсм не менее вопрос о включении расчетной Живучести в абцшй ресурс балки и боковой рамы тележки остается открытым. Поданным тех же натурных испытаний, среднее квадратичное отклонение числи циклов до ра> рушения рам, например, составило порядка 400 тысяч циклов. Ясно, что любое усовершенствование методов расчета изделий будет мало эффективным в условиях нестабильной
[ АПОЛОГИИ производства И мри «ШКОМ KJ4C-гтвх. контроля продукции Дли улучшения otiyanini можно рекомендовать к ннедрешпо «производственную практику испытания об-рдзиовс построением ПДДдля входного кон-фО'ИГ свойств отливок
Ьаькеншсс ра шп гие направления саяза-<юс расчетами нерегулярно нагруженных конструкции Обобщение подхода на случайное щцружсние предполагает амплитудный анаши :фоиессзснримснеписм той или niíoft схематизации и ношиедоаое определение tckviuix свойств материала п соответствии с моделью циклической деградации Процедура расчета •.uuiloctuuro ресурса. апробированная наин-•ых деталях, в общих чертах сохранится
1Гмеюшисся наработки позволяют говори п. об определенных преимуществах нспочь-ч>раиня модели циклической дегрндяшш гяойств материала в расчетах долговечности к живучести оборудования и конструкций горных машин. Прежде всего это концептуальная ясность исходных положении о взаимосвязи статических и циклических свойств материала, которая дос ni гнется и экспернмен-1 ее построением ПДЦ тренированных обрчи-ноп Представление кинетических кривых ус-IалоегнО!о процесса н терминах нлпряжешш " деформаций удобно дли непосредспгашого использования Эволюционных уравненийакра-спых задачах. В расчетах нашел oi^ukcilmc >|х|хлсг взаИмодейспнся напряжений розного уровня при их смене. Возможно разделение свойств иовсрхноспсогослоя и основного че-ПШШдетали Улучшается прогноз долговечности исследованных лонслрукцийпосравмс-ш по с Л1ШСЙ1 нам сумм» ipema»пкм i юврежлсш 1Й
Результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что корректность модели незаииси! ог степени се легализации, и возможности фаю\юпа'юп1<1олсогоошюш1я усталоспин'о процесса сше не исчерпаны. Аль тернативиая легерминированная оценка усталостного ресурса и живучести изделия» нолучогкая без привлечения дефектных гипотез, будет полезна при проектировании новых и оценке остзточ кого ресурса действующих конструкций*
ia-«i'ií и и 1>д<м 1ЧВСК1 ri'ta и юж
I. в<> и«».СЛ. Меюдфупктгншпротиаю.и* 0}ки.*тёглл>.<исгрукпий«г. лол1Ю»ечиосп./С. Д В. v>-
коо»В.И МлринокУИИ - Софдюпск, 1978.-33с-Деи ВИНИТИ, № 1J58B-7// РЖ Механика I97S С 713
I Mti]\lliim, И И моделирование циклhvockhx
споПсгп матсриа,ы по изменению его статической диаграммы/В. И Миронов//Динамика, прочность и И1Н1КахтоЛк\.сп,.мшшит - Электронный журнал 1997.-*>3.-С 33-38
А К расисту (к/тггххчтнпш элементов горных машин/В И. Миронов, Д. 11 Якутиеи.О, А.Чука-шук (н др 1 //'Гехнолописское оборудование,тля i ирной и нефтелпоаоП промышленности. cñ. трудив 5-й Ме*дуиароаноГ| научнгьтехшпооаи! кли-»¡•сренцни Чтения памяти В. Р Кубдчека. - EKaie-рнибург УГГУ.2007 -( 206-21)9.
/Umvxiiit. К Af Механика горныхутроь ниибросоиЖ М Иегуюа.Л М Динькон - М Недгт, 1983,-280с.
з А С О о/ М Устройство и способ да« испытания образцов материалов tu растяжение/ В.И Мнросfui», В. А <\1Ш1Ч1»1Ч».Л В Як\пк.-з[»1,ф| // С юл. - 2005 -te 13
6 Яковлевя, '/" Ю Локальная пластическая ,as}-* 1рм.шня и устп'юсп.металла/ Т Ю. Якомсял IOicd НаухонаДумка -2fl03,-23Sc
7 Грщцепко. (i 7! Сопротивление усталости ченшлоаисилааои/ В Т.Тршаенко,Д.Л. Соаюв-cxiul Киев Иаукоиа Дуикп. -1987 -1303 с.
Я Чиуснв. //. Г Влияние динамических nejK-грузокнв юшетику разрутешю конструхшилщых маршалов/Н Г Чауеов, А П. Пилииемш// Наде*»кхгть и д>злгоис«1И«.<ть машш) н coopv* еннн международный научно-технический сборник Киео.200б.-№27.-С. 13Ы37
9. Вы0орис6осио40Л^оаюачиМ показателей иадмаюешдумпкаров/СЛ Фодагко.Г» Н.Осии-ншов,Д11 11еугодникон [и др.]. Екатеринбург Изв.УГТГА -2001 - Np 12 -С 147-156
10. Колка. В. И Расчеты на irpcwiiocn. при ид-иряже1гиях,г1срсмснных1»ов{1емснн/В. II Когаеа -М : Мапвокх-троенне. 1993 - 364 с
II Миршон, U И Моделирование усталостного разрушении 1ШСТИШЛ eoTbcpiraii»« /В.И. Миронов, Л. В. Якушев, О. Л Лукашук// Вестник УГТУ-УПИ. -2006 IUS2) - С.87-92
12 Икушсп, А Н Дсград.ишяупруписиоИст сгалн/Д В ЯкушевО Л Лукашук.В И МнрииалИ Млпгргепы 3-й poccjfflaioíl 1иуч1к>техтг»сасой конференции «Разрушение, контроль и диапнчп ика маieiJH.uxM> и коисгрукшП«» раурс Ьопсршгбург ИМЛШ УрОРА» 1,2007.-С. 116
13 Мнронов.И.Н. В;ии1нисам>Псп»иовсрк11ы:-!Н(Я\)стоя]идолп\чгч1иктьтиисппп.:/В И.Миро* ион. А В. Кузнецов, Р А. Саврай //Материалы 3-й |чхп1йско(1 паучио-тезоагкекой кот^ерыииш -»Раз-(ппюгие, кшпразьи ли;ииссп«кп материалов и кон-егрукний». Электронный ресурс - Екл i спнкбур! ИМАШУгОРЛН,21ЛЯ -С. 52
