Выносливость алюминиевых сплавов

Категория:
Алюминиевые сплавы


Выносливость алюминиевых сплавов

Прочность алюминиевых сплавов при воздействии переменных нагрузок изучена значительно меньше, чем прочность сталей. Однако проведенные эксперименты уже позволяют судить об общих закономерностях, связанных с работой этого материала в указанных условиях.

К основным факторам, влияющим на выносливость конструкций относятся:
а) Число циклов перемены нагрузки, при возрастании которого разрушающее напряжение уменьшается, приближаясь к своему минимальному значению — пределу выносливости. При этом характерно, что, в отличие от стали, большинство алюминиевых сплавов не обнаруживает тенденции к прекращению снижения прочности после достижения определенного числа циклов перемены нагрузки. В связи с указанным можно считать, что алюминиевые сплавы по существу не обладают абсолютным пределом выносливости. Практически при проверке усталостной прочности элементов конструкций пользуются «ограниченным» пределом выносливости, соответствующим числу циклов, которое ожидается в течение установленного срока службы сооружения. Аналогично стали «ограниченный» предел выносливости алюминиевых сплавов обычно принимают соответствующим 2-6 циклам.

Следует также отметить, что одновременно с числом циклов перемены нагрузки ощутимое влияние на величину предела выносливости оказывает и скорость нагружения. С увеличением скорости нагружения происходит возрастание предела выносливости.

Основные особенности работы алюминиевых сплавов в условиях воздействия переменных нагрузок заключаются в меньшей, по сравнению с малоуглеродистыми сталями, выносливости и повышенной относительно стали Ст. 3 чувствительности к концентрации напряжений.

О более низком ограниченном пределе выносливости алюминиевых сплавов свидетельствуют и графики выносливости, соответствующие довольно близким по величине коэффициентам асимметрии цикла, равным: для стали Ст. 3 р = 0,143; для сплавов Д1-Т, Д16-Т, АМг61 р = 0,2; для сплавов АВ-Т1 и АДЗЗ-Т 1 р = 0,25.

Результаты испытаний круглых образцов на выносливость при изгибе показали, что изменению диаметра образцов от 6,74 до 35 мм соответствовало снижение предела выносливости на 15%.

К понижению усталостной прочности конструкций из алюминиевых сплавов приводит также большее, чем в стальных конструкциях, изменение напряжений цикла. Оно вызывается резким сокращением веса алюминиевых конструкций, в результате чего происходит значительное уменьшение напряжений от постоянной нагрузки и соответствующее ему снижение коэффициента асимметрии. Ожидаемое уменьшение коэффициентов асимметрии, соответствующих нижнему поясу главных ферм мостовых кранов общего назначения, изготовленных из сплава АМгб, показывают графики рис. 2.

Характерным для алюминиевых сплавов является также проявление усталости при сравнительно небольшом количестве перемены циклов нагрузки.

Рис. 1. Графики выносливости образцов из различных материалов:
1 — сталь НЛ-2; 2 — сталь Ст. 3; 3 — сплав Д16-Т, образцы из уголка 90X90X10 мм\ 4 — сплав Д1-Т, образцы из уголка 70 X 70X10 мм\ 5 — сплав Д1-Т, образцы из уголка 90X90X10 мм-, 6 — сплав АМг61, образцы из полосы 120X12 мм; 7 — сплав АДЗЗ-Т1, образцы из уголка 203X75X20 мм\ 8 — сплав АВ-Т1, образцы из двутавра 90X10 + 2(90X15) мм

Графики выносливости некоторых типов сварных и клепаных соединений из алюминиевых сплавов представлены на рис. 3 и 4. Проведенные эксперименты показали, что подобно стальным конструкциям наибольшей усталостной прочностью обладают сварные соединения встык, наименьшей — соединения внахлестку, осуществленные фланговыми швами.

Рис. 2. Изменение коэффициента асимметрии цикла р, соответствующее нижнему поясу главных ферм кранов общего назначения:

Результаты экспериментальных работ, выполненных ЦНИЙСК, НИИмостов ЛИИЖТ и ЛИСИ, указывают на то, что величины пределов выносливости основного металла и отдельных групп элементов конструкций при одинаковом числе циклов и одинаковом коэффициенте асимметрии р сравнительно мало зависят от прочности алюминиевых сплавов.

Рис. 3. Графики выносливости сварных образцов из сплава “АМгб при симметричном цикле:
а — образцы со стыковым швом; б — образцы с приваренными ребрами

Рис. 4. Графики выносливости образцов заклепочных соединений:
1 — образцы из сплава Д16-Т (черные точки, р=0,18); 2 — образцы из сплава АМгб! (светлые точки, р=0,13); 3 — образцы из сплава АДЗЗ-Т1. В скобках на чертеже указаны размеры образца из сплава АДЗЗ-Т1

Показательны в этом отношении графики выносливости плоских образцов из термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, изображенные на рис. 5.

Рис. 5. Графики выносливости образцов из термически неупрочняемых алюминиевых сплавов при симметричном цикле (р=—1):
1 — сплав АМг5В (светлые точки); 2 — сплав АМгб (черные точки); 3 — сплав Д16-М ( + ).

Значения коэффициентов с, параметров а и b указаны в приложении I.

Приведенная формула применима и при расчете на усталостную прочность крановых металлоконструкций из алюминиевых сплавов. В связи с пониженной выносливостью алюминиевых сплавов представляется целесообразным распространить расчет с учетом явлений усталости на растянутые пояса (поясные листы) и опорные раскосы главных ферм кранов общего назначения среднего режима работы. Коэффициент среднего использования этих кранов по грузоподъемности в первом приближении может быть принят равным 0,5.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум