Оценка и прогнозирование сопротивления усталости осей мостов автомобилей при их эксплуатации

• Автор: Барышов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 160 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л Состояние проблемы прогнозирования усталостной прочности

1ЛЛ Подходы к прогнозированию усталостной прочности

1.1.2 Анализ энергетических представлений о прочности и

разрушении материалов

1 Л.З Основные положения энергетического термодинамического подхода к циклической прочности материалов. Критерий циклической повреждаемости

1Л.4 Структурные параметры материала

1.2 Методологические основы прогнозирования усталостной долговечности деталей несущих и ходовых систем мобильных транспортных средств

1.2.1 Эксплуатационная нагруженность и методы ее оценки

1.2.2 Характеристики сопротивления усталости
1.2.3 Методы расчета на усталостную долговечность по данным о нагрузочном режиме
1.3 Выводы
1.4 Цель и задачи диссертации
2. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ И ОЦЕНКА НАГРУЖЕННОСТИ ОСЕЙ МОСТОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
2.1 Эксплуатационная повреждаемость деталей шасси транспортных средств
2.1.1 Долговечность и виды отказов мостов транспортных средств
2.1.2 Выбор объекта исследований
2.2 Исследование эксплуатационной наруженности оси переднего моста автомобиля ЗИЛ
2.2.1 Исследование статической наруженности оси переднего моста
2.2.1 Оценка динамической наруженности осей
2.2.3 Анализ напряженного состояния опасного сечения оси
2.3 Сопротивление усталости осей переднего моста
2.3.1 Харак теристики сопротивления усталости
2.2.3 Анализ характеристик сопротивления усталости и динамической наруженности оси переднего моста
2.3 Выводы
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ПОВОРОТНОГО КУЛАКА. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТЕХПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ И РЕМОНТА
3.1 Расчетный метод определения усталостной долговечности
3.1.1 Рассеянная повреждаемость
3.1.2 ериод роста трещины
3.2 Особенности и методы расчета общей усталостной долговечности
3.2.1 Метод расчета усталостной долговечности при поверхностном разрушении по формуле относительного вида
3.2.2 Метод расчета усталостной долговечности при подповерхностном разрушении
3.3 Расчетная зависимость и метод расчета предела выносливости
с учетом технологических факторов
3.3.1 Определение предела выносливости
3.3.2 Учет твердости наклепа
3.3.3 Учет шероховатости поверхности
3.3.4 Учет технологических остаточных напряжений
3.3.5 Учет концентрации напряжений
3.3.6 Учет масштабного фактора
3.4 Оборудование и методики определения параметров качества поверхностного слоя деталей и проведения усталостных испытаний
3.5 Исследование и анализ вариантов технологического процесса изготовления и ремон та детали поворотный кулак
3.5.1 Технологический маршрут обработки детали
3.5.2 Параметры качества поверхностного слоя и расчет усталостной долговечности на финишных операциях обработки детали поворотный кулак
3.6 Экспериментальное подтверждение расчетной зависимости для определения предела выносливости
3.6.1 Образцы из стали Х, соответствующие различным вариантам техпроцесса изготовления и ремонта детали поворотный кулак
3.6.2 Образцы из стали ЗОХГСНА после некоторых видов термо и поверхностных обработок
3.7 Определение оптимальных режимов чистового точения и деформационного упрочнения
3.8 Выводы
4. КРИТЕРИЙ УСТАЛОСТНОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ДЕТАЛЕЙ НЕСУЩИХ И ХОДОВЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЕЙ
4.1 Связь твердости с истинными характеристиками прочности и напряжением течения. Определение структурных параметров по твердости
4.2 Связь твердости с циклической повреждаемостью деталей несущих и ходовых систем автомобилей
4.4 Выводы
6 2 2
ОСНОВНЫ Е ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Вторая их особенность состоит в монотонности изменения техническою состояния, что создает предпосылки для их прогнозирования. Наиболее активными областями материала детали, принимающими участие в обмене энергией и веществом с окружающей средой, являются поверхностные слои. Это приводит к более ранней их повреждаемости по сравнению с глубинными . Параметры состояния поверхностного слоя материала детали оказывают влияние на характеристики сопротивления усталости и одновременно претерпевают изменения по мере накопления усталостных поврежденийтрещин. В связи с этим прогнозирование усталостной долговечности необходимо проводить с учетом параметров поверхностного слоя детали. Установление корреляционных связей изменения параметров состояния поверхностного слоя с процессом накопления устатостных повреждений вплоть до разрушения открывает пути для оценки текущей повреждаемости и остаточного ресурса деталей 6,,, 7, 8. Приведем обзор научных направлений, посвященных этой проблеме, развиваемых отечественными и зарубежными учеными. Исследования усталостной повреждаемости и разрушения проводились И. А. Одингом , С. В. Серенсеном , Ивановой, Давиденковым, Л. М. Школьником, В. Т. Трощенко, В. П. Когаевым, В. Ф. Терентьевым 1 и др. Роль поверхности на микроуровне рассматривалась в работах В. П. Алехина 1, В. Ф. Терентьева, В. М. Горицкого , В. И. Владимирова , Шанявский 3 и др. Исследованиями установлено, что разрушение поверхности происходит в связи с движением дислокаций и дисклинаций дефектов, возникающих на поздних стадиях усталостной повреждаемости. Поверхностный слой, или качество поверхностного слоя характеризуется комплексом физикомеханических и геометрических параметров. Оценка усталостной прочности с учетом состояния поверхностною слоя деталей выражается аналитическими зависимостями без учета физической природы влияния того или иного параметра. Это влияние выражается либо в виде коэффициента , , , принимающего различные значения для различных видов поверхностности, либо эмпирическими формулами. Например, одна из таких формул предложена М. А0 4 Л2 А3 ин, 1. Область применения такого типа зависимостей ограничена рассматриваемыми материалами и условиями работы деталей. Кроме того, на усталость влияют не только параметры качества поверхностного слоя, но и свойства самого материала, его напряженно деформированное состояние. Необходимо учитывать распределения параметров качества по глубине поверхности, поскольку характер этих распределений в основном и влияет на усталостную прочность. Все эти недостатки ограничивают применение рассмотренного подхода. Среди множества параметров, характеризующих качество поверхностного слоя, Г. Известны методы косвенного определения предела выносливости, в частности, неразрушающие методы, но усталостная долговечность при этом не определяется. Сюда можно отнести методы определения пределов выносливости а. М.П. Марковец , по результатам испытаний на статический разрыв С. Л. Жуков, М. П. Марковец , характеристикам инфракрасного излучения и другими методами. В основе этих методов лежат экспериментально установленные закономерности, однако применимость их ограничена областью исследованных материалов и условий испытаний. Наиболее общим, универсальным подходом к прогнозированию усталостной прочности является энергетический, основанный на зависимости некоторых энергетических и деформационных характеристиках материала детали от циклического нагружения суммарной энергии неупругого деформирования , суммарной энергии пластической деформации и др. Эти методы перспективны, так как обладают универсальным, обобщенным подходом. Однако не все энергетические характеристики могут быть приняты в качестве критериев усталостного разрушения, так как для одного и того же материала изменяются в широких пределах, в зависимости от условий, в которых происходит процесс нагружения. Существуют исследования усталостной прочности в многоцикловой области деталей из металлических материалов, основанные на подходе механики разрушения к прочности тела, которая рассматривает кинетику развития усталостных трещин.