Усталостные испытания материалов и конструкций с использованием современного оборудования

А. В. Ерпалов, Л. А. Шефер, Е. Е. Рихтер, П. А. Тараненко

Аннотация


В настоящее время большое внимание уделяется повышению точности оценки ресурса вновь создаваемых и модернизируемых конструкций, работающих в условиях вибрации. С этой целью совершенствуются методы расчетов и испытаний, а также само стендовое оборудование. В рамках освоения современного программно-аппаратного комплекса для проведения испытаний выполнены исследования усталостных характеристик материалов на примере алюминиевого сплава АМг-6 и конструкций на примере полуколец коренных вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала транспортной машины.
Для исследования характеристик сопротивления усталости материалов спроектирована и изготовлена оснастка, позволяющая одновременно испытывать до шести плоских образцов с большим диапазоном изменения размеров поперечного сечения. Для испытания элементов конструкций разработана специальная оснастка, позволяющая испытывать по два вкладыша подшипника скольжения одновременно с возможностью исследования усталостных характеристик различных типоразмеров вкладышей. Проведены специальные исследования для контроля условий нагружения, целью которых является установление четкой зависимости между перемещением подвижного стола вибростенда и уровнем напряжений, возникающих в опасной зоне исследуемого объекта. Для определения этих зависимостей, в случае исследования характеристик материала, напряженно-деформированное состояние образцов рассчитывалось с использованием пакета ANSYS. Для подшипников скольжения эти зависимости получены экспериментально: на образцах установлены тензорезисторные преобразователи, и
проведена серия градуировочных экспериментов при статическом нагружении.
Усталостные испытания проводились на электродинамическом вибростенде LDS V780. В результате получена исходная информация по характеристикам сопротивления усталости плоских консольно закрепленных образцов из сплава АМг-6 в условиях изгиба, а так же полуколец вкладышей подшипников скольжения при гармоническом нагружении.

Ключевые слова


усталостные испытания материалов, усталостные испытания конструкций, оснастка для испытаний

Полный текст:

PDF

Литература


Belodedenko S.V. Prediction of damage and survivability elements of structures using models of damage accumulation. Industrial laboratory. Materials diagnostics, 2010, vol. 76, no. 1, pp. 49–52. (in Russ.)

Agamirov L.V., Agamirov V.L., Vestyak V.A. [Algorithm for estimating the parameters of the distribution function of the endurance limit at fatigue tests]. Vestnik moskovskogo aviatsionnogo institute, 2013, vol. 20, no. 5, pp. 105–110. (in Russ.)

Schijve J. Fatigue of Structures and Materials. New Delhi, CBS Publishers, 2009. 623 p.

Xiong J.J., Shenoi R.A. Fatigue and Fracture Reliability Engineering. London, Springer London, 2011. 214 p.

Radaj D., Vormwald M. Advanced Methods of Fatigue Assessment. London, Springer London, 2013. 490 p.

Liu Y., Mahadevan S. Probabilistic Fatigue Life Prediction of Multidirectional Composite Laminates. Composite Structures, 2005, vol. 69, no. 1, pp. 11–19.

Bulgakov A.A., Knoring S.D., Kryzhevich G.B., Shaposhnikov V.M. [Investigation of the fatigue strength of the new aluminum-magnesium alloy brands 1550M and 1565CHM]. Trudy TsNII im. akad. A.N. Krylova, 2014, no. 82, pp. 113–120. (in Russ.)

Semenova I.P., Salimgareeva G.Kh., Latysh V.V., Kunavin S.A., Valiev R.Z. [Investigation of the fatigue resistance of titanium ulta fine-grained structure]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2009, no. 2, pp. 34–39. (in Russ.)

Guo F., Fenga M., Nie D., Xu J., Bhuiyan Md. Sh., Mutoh Y. Fatigue Life Prediction of Sus 630 (H900) Steel under High Cycle Loading. Acta Mechanica Solida Sinica, 2013, vol. 26, no. 6, pp. 584–591.

Wua D., Li S.Q., Hong M., Chen R.S., Han E.H., Ke W. High Cycle Fatigue Behavior of the Forged Mg–7Gd–5Y–1Nd–0.5Zr Alloy. Journal of Magnesium and Alloys, 2014, vol. 2, no. 4, pp. 357–362.

Peng L.M., Fu P.H., Li Z.M., Yue H.Y., Li D.Y., Wang Y.X. High Cycle Fatigue Behaviors of Low Pressure Cast Mg–3Nd–0.2Zn–2Zr Alloys. Materials Science and Engineering: A, 2014, vol. 611, pp. 170–176.

GOST 25.502-79. Raschety i ispytaniya na prochnost' v mashinostroenii. Metody mekhanicheskikh ispytaniy metallov. Metody ispytaniy na ustalost' [State Standard 25.502-79. Strength analysis and testing in machine building. Methods of metals mechanical testing. Methods of fatigue testing].

Moscow, Standartinform Publ., 2005. 39 p.

Erpalov A.V., Uskov P.N., Mahnovich S.V. [The choice of rational parameters of samples for fatigue testing at cantilever bending]. Nauka YuUrGU: Materialy 65-y nauchnoy konferentsii. Sektsii tekhnicheskikh nauk [Science in the South Ural State University: Materials of the 65th Scientific Conference. Sections of Engineering]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2013, vol. 1, pp. 202–205. (in Russ.)

Shkolnik L.M. Metodika ustalostnykh ispytaniy [Methodic of fatigue tests]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978. 304 p.

Shefer L.A. Veroyatnostnye metody rascheta resursa i zapasov prochnosti nesushchikh elementov konstruktsiy transportnykh system [Probabilistic methods of calculation of resources and reserves of

strength bearing structural elements of transport systems]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2000. 250 p.

Faghidian S.A., Jozie A., Sheykhloo M.J., Shamsi A. A Novel Method for Analysis of Fatigue Life Measurements Based on Modified Shepard Method. International Journal of Fatigue, 2014, vol. 68, pp. 144–149.

Zhao Y.X. A Fatigue Reliability Analysis Method Including Super Long Life Regime. International Journal of Fatigue, 2012, vol. 35, no. 1, pp. 79–90.

Sun Q., Dui H.-N., Fan X.-L. A Statistically Consistent Fatigue Damage Model Based on Miner’s Rule. International Journal of Fatigue, 2014, vol. 69, pp. 16–21.

Shefer L.A. Vibroprochnost' konstruktsiy: uchebnoe posobie [Vibration strength of structures: schoolbook]. Chelyabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2009. 95 p.

GOST ISO 7905-4-99. Podshipniki skol'zheniya. Ustalost' podshipnikov skol'zheniya. Ispytaniya poluvkladyshey iz metallicheskogo mnogosloynogo podshipnikovogo materiala [State Standard 7905-4-99. Plain bearings. Bearing fatigue. Tests on haef-bearings of a metallic multilayer bearing material]. Moscow, Standartinform Publ., 1999. 8 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.