Как известно, многие детали в рабочих условиях находятся под действием асимметричного циклического напряжения. Для оценки прочности сталей, работающих при асимметричном цикле нагружения, как правило, эксперименты проводятся при постоянном среднем напряжении цикла. Однако в эксплуатации среднее напряжение цикла нередко изменяется периодически во времени с определенными амплитудой и частотой, которые зависят от условий эксплуатации конструкции.
Рис. 39. Кривые усталости образцов из стали 0Х12НДЛ и из стали 45 при асимметричном цикле нагружения:
1,2,4 — при постоянном среднем напряжении цикла; 3,5 — при среднем напряжении, цикла, изменяющемся периодически
Испытания для определения снижения предельной амплитуды цикла при асимметричном нагружении в случае, когда среднее напряжение цикла изменяется периодически, проводились на пульсаторе. Образцы 40 X 60 X 400 мм с надрезом (р =0,2 мм, h= 5 мм, а = 60°) были изготовлены из сталей 0Х12НДЛ и 45. Предельные амплитуды стали 0Х12НДЛ определялись при σтin = 20 кгс/мм2 и при постоянном σmin = 1 кгс/мм2. База испытания принималась 106 циклов. Частота нагружений была равна 400 цикл/мин.
Предельная амплитуда цикла для образцов из стали 0Х12НДЛ при постоянном среднем напряжении, равном 20 кгс/мм2, на базе 106 циклов с частотой 400 цикл/мин равна 4,5 кгс/мм2 (рис. 39, кривая 2). Предельная амплитуда цикла при постоянном σmin =1 кгс/мм2 равняется 7,0 кгс/мм2 (кривая 1), а среднее напряжение, соответствующее пределу выносливости, 7,5 кгс/мм2. Для определения снижения предельной амплитуды цикла в случае, когда среднее напряжение изменяется циклически, амплитуда изменения среднего напряжения принималась для образцов из стали 0Х12НДЛ равной 6 кгс/мм2, т. е. среднее напряжение цикла изменялось от 8 до 20 кгс/мм2 с частотой 4 цикл/мин (предельная амплитуда цикла 7,0 и 4,5 кгс/мм2). При изменении среднего напряжения цикла с частотой 4 цикл/мин и амплитудой 6 кгс/мм2 предельная амплитуда образцов равнялась 2,5 кгс/мм2 (кривая 3).
Таким образом, предельная амплитуда образцов из стали 0Х12НДЛ при постоянном среднем напряжении 20 кгс/мм2 на 40% ниже предельной амплитуды таких же образцов, полученных при постоянном σmin = 1 кгс/мм2, т. е. при увеличении среднего напряжения цикла от 7,5 до 20 кгс/мм2 предельная амплитуда цикла уменьшается на 40%. Если среднее напряжение цикла изменяется циклически от 8 до 20 кгс/мм2 с частотой 4 цикл/мин.
