Влияние размерного фактора на циклическую прочность

Размерный фактор

Предел выносливости геометрически подобных деталей снижается с увеличением их абсолютных размеров. Влияние размеров характеризуют размерным коэффициентом εк (иначе — коэффициент масштабного фактора), представляющим собой отношение предела выносливости σ образца данных размеров к пределу выносливости σ0 лабораторного образца малых размеров (d = 5—10 мм) из того же материала:

Razmerny faktor 1

Средние значения εк для конструкционных сталей приведены на рис. 181. Циклическая прочность резко снижается в интервале размеров до 100—120 мм, после чего снижение замедляется.

Средние значения εк для конструкционных сталей

О причинах снижения прочности с увеличением размеров высказано несколько предположений. Статистическая теория объясняет это явление повышением вероятности образования внутренних дефектов при увеличении размеров детали. Технологическая школа выдвигает на первый план затруднительность получения однородной структуры и равномерной прочности по сечению крупных деталей, например, при горячем пластическом деформировании и термообработке.

Влияние размеров на циклическую прочность

Установлено, что с увеличением размеров детали концентрация напряжений и чувствительность к концентрации повышаются (рис. 182).

Силовой поток в ступенчатой детали

Причину этого явления можно определить из картины силового потока в ступенчатой детали, подвергающейся растяжению (рис. 183, а). Если размеры детали увеличить с сохранением полного геометрического подобия (рис. 183, б), то при равенстве напряжений (одинаковой густоте силовых линий) течение силовых линий меняется: в зоне уступов детали больших размеров силовые линии искривляются гораздо резче, чем в малой детали, что свидетельствует о повышении градиента напряжений.