Закономерности формирования остаточных напряжений в неоднородном поверхностном слое

• Автор: Сургутанова, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 01.02.06, 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 187 с. : ил

Оглавление
Введение

1. Обзор литературы по теме диссертации и постановка задач

исследования.

1.1. Обзор литературы по теме диссертации

1.2. Постановка задач исследования

2. Остаточные напряжения в физически неоднородном поверхностном слое после ОППД

2.1. Математическая модель формирования остаточных напряжений в деталях после нанесения концентратора
при ОППД
2.2 Математическая модель перераспределения остаточных напряжений в деталях после ОППД

при циклическом нагружении.

2.3.Применение метода конечных элементов для численной реализации математических моделей формирования и перераспределения остаточных напряжений
2.4. Методики экспериментального определения
остаточных напряжений.
2.5. Оборудование и методики статических испытаний и
испытаний на усталость
3. Закономерности формирования остаточных напряжений в поверхностном слое неупрочненных деталей в условиях
концентрации при действии циклических нагрузок
3.1. Влияние физикомеханических характеристик поверхностного слоя на распределение остаточных напряжений в
деталях с концентраторами
3.2. Формирование остаточных напряжений в условиях
концентрации на этапе разгружения после
испытаний на усталость.
3.3. Связь остаточных напряжений и предела выносливости неупрочненных деталей
4. Закономерности перераспределения остаточных напряжений в поверхностном слое элементов конструкций в условиях концентрации
после ОППД при действии циклических нагрузок.
4.1 Формирование остаточных напряжений после
образования концентратора напряжений.
4.2 Влияние ОППД на формирование остаточного напряженнодеформированного состояния физически неоднородного поверхностного слоя деталей с
концентраторами напряжений при циклическом нагружении
4.3. Методика прогнозирования предела выносливости
элементов конструкций, изготовленных с использованием ОППД
5. Заключение
Литература


В работе /6/ для ступенчатых валов различных диаметров (от до 0 мм) проводилось упрочнение галтелей путем обкатывания роликами и шариками В зависимости от режимов упрочнения наблюдалось повышение предела выносливости от - % до - %). Авторы статьи /6/ предлагают заменить изготовление коленчатых валов из кованой стали изготовлением из менее дорогого чугунного литья, применяя в качестве дополнительной дробеструйную обработку галтелей, в результате которой повышение предела выносливости составляет до %. Согласно результатам исследований, проведенных в работах/0. М8. М, изготовленных из легированных сталей и титановых сплавов, обработка ППД (обкатка роликами, обдувка микрошариками, ультразвуковое упрочнение) повышает предел выносливости в 1,5. Особое внимание для данной темы диссертации заслуживают работы, в которых упрочнение выполнялось перед нанесением надреза. В статье // У-образный надрез наносился на гладкие стальные образцы, упрочненные накаткой роликом на глубину 2 мм. При изменении глубины надреза от 5 до 0,5 мм наблюдалось повышение предела выносливости на величину от до 4%. Эффективность упрочнения перед нанесением надреза рассматривается в статье //. Исследования проводились для стальных образцов диаметром 7,5 мм, предварительно упрочненных алмазным выглаживанием. Наблюдалось повышение предела выносливости до 0 МПа, тогда как после полирования это повышение составляло 0 МПа. Результаты испытаний образцов такого же диаметра, что и в //. И в этом случае отмечен рост предела выносливости с 0 МПа до 0 МПа. В работах /3, 2/ рассматривается влияние обработки резанием с опережающим поверхностным пластическим деформированием ОППД на предел выносливости обработанных деталей. Испытанию подвергались три группы образцов, изготовленных различными способами резания. Результаты испытаний на усталость в условиях чистого изгиба показывают, что наибольший предел выносливости (сг. МПа) имеют образцы 3-й группы, что на % выше предела выносливости (0:1=0 МПа) образцов 1-й группы, полученных точением в обычных условиях резания. Применение обработки резанием с ОПД для образцов 2-й группы также способствует увеличению предела выносливости на % (<7. МПа) по сравнению с обычным резанием. Далее обратимся к работам, в которых приводятся количественные зависимости между величиной остаточных напряжений и приращением предела выносливости. В работе /2/ такая зависимость устанавливается с помощью диаграммы предельных амплитуд при асимметричном цикле. Из данных, приведенных в этой работе, следует, что при асимметричных циклах со средними сжимающими напряжениями предельная амплитуда стЛя увеличивается с ростом среднего сжимающего напряжения. Если напряжения от внешних нагрузок в детали меняются по симметричному циклу, а в ее поверхностном слое действуют сжимающие остаточные напряжения, то результирующие суммарные напряжения изменяются по асимметричному циклу со средними сжимающими напряжениями. Изучению связи между остаточными напряжениями и сопротивлениями усталости в условиях концентрации напряжений с помощью коэффициента у/а посвящены работы /, , , 2, 1, /. В работах /, , / проводились исследования для цилиндрических образцов, упрочненных дробью, из различных сталей и сплавов с надрезами полукруглого и полузллиптического профиля. В случае изгиба был установлен средний для всех рассмотренных случаев коэффициент у/о=0,5. В статье // рассматривались цилиндрические образцы с надрезами полукруглого и прямоугольного профилей при кручении, для которых получен ^=0,2. Во всех вышеописанных случаях для вычисления приращения предела выносливости принимались остаточные напряжения на поверхности, а испытания проводились при симметричном цикле нагружения. Анализ работ, в которых содержится оценка влияния остаточных напряжений на предел выносливости упрочненных образцов и деталей, показывает, что коэффициент у/„, учитывающий влияние остаточных напряжений, действующих на поверхности, изменяется в широком диапазоне - от 0, до 0. В работах /7, 8, 9/ вводится критерий оценки влияния остаточных напряжений на предел выносливости деталей с концентраторами ст^,. Г ст.