ГОСТ 25.502-79

ГОСТ 25.502-79 Розрахунки та випробування на міцність у машинобудуванні. Методи механічних випробувань металів. Методи випробувань на втому (зі зміною N 1)

ГОСТ 25.502-79

Група В09

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

Розрахунки та випробування на міцність у машинобудуванні

МЕТОДИ МЕХАНІЧНИХ ВИПРОБУВАНЬ МЕТАЛІВ

Методи випробувань на втому

Strength analysis and testing в machine building. Методи металів механічного тестування. Methods of fatigue testing

МКС 77.040.10
ОКП 00 2500

Дата введення 1981-01-01

Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 30 листопада 1979 р. N 4146 дату запровадження встановлено 01.01.81

Обмеження терміну дії знято за протоколом N 2-92 Міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІВД 2-93)

ВЗАМІН ГОСТ 23026–78 та ГОСТ 2860–65 у частині пп.6.1 та 6.2

ВИДАННЯ зі Зміною N 1, затвердженим у грудні 1985 р. (ІУС 3-86).


Цей стандарт встановлює методи випробувань зразків металів та сплавів на втому:

при розтягуванні - стисканні, згинанні та крученні;

при симетричних та асиметричних циклах напруг або деформацій, що змінюються за простим періодичним законом із постійними параметрами;

за наявності та відсутності концентрації напруг;

при нормальній, підвищеній та зниженій температурах;

за наявності чи відсутності агресивного середовища;

у багато- та малоцикловій пружній та пружнопластичній області.

Терміни, визначення та позначення, що застосовуються у стандарті, — за ГОСТ 23207–78 .

Стандарт розроблено з урахуванням рекомендації ІСО Р 373 та рекомендації РЕВ PC 36-63.

Стандарт не встановлює спеціальних методів випробувань зразків, які використовуються при відпрацюванні міцності високонапружених конструкцій.

Розділи 2-4 стандарту та програми можуть бути використані для випробувань на втому елементів машин і конструкцій.

1. МЕТОДИ ВІДБОРУ ЗРАЗКІВ

1.1. Випробування металів на втому проводять на гладких зразках круглого перерізу типів I (чорт.1, табл.1) та II (чорт.2, табл.2), а також прямокутного перерізу типів III (чорт.3, табл.3) та IV (чорт.4, табл.4).

чорт.1. Робоча частина зразка типу I

Робоча частина зразка типу I

Чорт.1

Таблиця 1

мм

Чорт.2. Робоча частина зразка типу II

Робоча частина зразка типу II

Чорт.2

Таблиця 2

мм

Чорт.3. Робоча частина зразка типу III

Робоча частина зразка типу III

Чорт.3

Таблиця 3

мм

чорт.4. Робоча частина зразка типу IV

Робоча частина зразка типу IV

Чорт.4

Таблиця 4

мм

1.2. Чутливість металу до концентрації напруги та впливу абсолютних розмірів визначають на зразках типів:

V - з V-подібною кільцевою виточкою (чорт.5, табл.5-8);

чорт.5. Робоча частина зразка типу V

Робоча частина зразка типу V

Чорт.5

Таблиця 5

Таблиця 6

Таблиця 7

Таблиця 8

VI - з симетричними бічними надрізами V-подібного профілю (чорт.6, табл.9);

Чорт.6. Робоча частина зразка типу VI

Робоча частина зразка типу VI

Чорт.6

Таблиця 9

VII - з центральним поперечним круглим отвором (чорт.7, табл.10);

чорт.7. Робоча частина зразка типу VII

Робоча частина зразка типу VII

Чорт.7

Таблиця 10

VIII - з кільцевою виточкою кругового профілю (чорт.8, табл.11);

Чорт.8. Робоча частина зразка типу VIII

Робоча частина зразка типу VIII

Чорт.8

Таблиця 11

IX - з двома симетрично розташованими отворами (чорт.9, табл.12);

чорт.9. Робоча частина зразка типу IX

Робоча частина зразка типу IX

Чорт.9

Таблиця 12

X - з симетричними бічними надрізами V-подібного профілю (чорт.10, табл.13).

Чорт.10. Робоча частина зразка типу X

Робоча частина зразка типу X

Чорт.10

Таблиця 13

Розміри зразків вибирають таким чином, щоб параметр подібності втомного руйнування варіювався у можливо ширших межах при заданому діапазоні зміни діаметрів ( - периметр робочого перерізу зразка або його частина, що прилягає до зони підвищеної напруженості; - Відносний градієнт першої головної напруги).

При згинанні з обертанням, кручення та розтягування-стискання зразків типів I, II, V, VIII ;

при згинанні в одній площині зразків типів III, IV, VI, а також при розтягуванні-стисканні зразків типу VI ;

при розтягуванні-стисканні зразків типів III, IV, VII, IX, Х .

1.3. Для випробування на малоциклову втому застосовують зразки типів II та IV, якщо відсутня небезпека поздовжнього вигину.

Дозволяється застосовувати зразки типів I та III.

1.4. Робоча частина зразків повинна бути виготовлена за точністю не нижче 7-го квалітету ГОСТ 25347-82.

1.5. Параметр шорсткості поверхні робочої частини зразків має бути 0,32-0,16 мкм за ГОСТ 2789-73 .

Поверхня не повинна мати слідів корозії, окалини, ливарних кірок та кольорів втечі тощо , якщо це не передбачено завданнями дослідження.

1.6. Відстань між захватами випробувальної машини вибирають так, щоб виключити поздовжній згин зразка та вплив зусиль у захватах на напруженість у його робочій частині.

1.7. Вирізка заготовок, маркування та виготовлення зразків не повинні істотно впливати на втомні властивості вихідного матеріалу. Нагрів зразка при виготовленні не повинен викликати структурних змін та фізико-хімічних перетворень у металі; припуски на обробку, параметри режиму та послідовність обробки повинні зводити до мінімуму наклеп та виключати місцевий перегрів зразків при шліфуванні, а також тріщини та інші дефекти. Зняття останньої стружки з робочої частини та головок зразків проводять з однієї установки зразка; задирки на бічних гранях зразків і кромках надрізів повинні бути видалені. Заготівлі вирізують у місцях з певною орієнтацією по відношенню до макроструктури та напруженого стану виробів.

1.8. У межах наміченої серії випробувань технологія виготовлення зразків із однотипних металів має бути однаковою.

1.9. Вимір розмірів робочої частини виготовлених зразків до випробувань не повинен викликати пошкодження її поверхні.

1.10. Робочу частину зразка вимірюють з похибкою трохи більше 0,01 мм.

2. АПАРАТУРА

2.1. Машини для випробувань на втому повинні забезпечувати навантаження зразків за однією або декількома схемами, наведеними на рис. 11-16. Машини для випробувань на втому, які забезпечують проведення статичних випробувань на розрив, повинні відповідати вимогам ГОСТ 1497–84 .

Чорт.11. Чистий вигин при обертанні зразків типів I, II, V, VIII

Чистий вигин при обертанні зразків типів I, II, V, VIII

Чорт.11

Чорт.12. Поперечний вигин при обертанні зразків типів I, II, V, VIII при консольному навантаженні

Поперечний вигин при обертанні зразків типів I, II, V, VIII при консольному навантаженні

Чорт.12

Чорт.13. Чистий вигин однієї площини зразків типів I-VIII

Чистий вигин однієї площини зразків типів I-VIII

Чорт.13

Чорт.14. Поперечний вигин однієї площини зразків типів I-VIII при консольному навантаженні

Поперечний вигин однієї площини зразків типів I-VIII при консольному навантаженні

Чорт.14

Чорт.15. Повторно-змінне розтягування-стискання зразків типів I-Х

Повторно-змінне розтягування-стискання зразків типів I-Х

Чорт.15

Чорт.16. Повторно-змінне кручення зразків типів I, II, V, VIII

Повторно-змінне кручення зразків типів I, II, V, VIII

Чорт.16

2.2. Сумарна похибка навантаження в процесі випробування зразків залежить від типу машин і частоти навантаження і не повинна перевищувати в інтервалі 0,2-1,0 кожного діапазону навантаження у відсотках вимірюваної величини:

±2% - при 0,5 Гц;

±3% - при 0,5 50 Гц;

±5% - при 50 Гц.

При випробуванні на гідропульсаційних і резонансних машинах без тензометричного силовимірювання в інтервалі 0-0,2 кожного діапазону навантаження похибка вимірювання навантаження не повинна перевищувати ±5% напруг, що задаються.

2.3. Похибка вимірювань, підтримання та запису деформацій при малоциклових випробуваннях не повинна перевищувати ±3% вимірюваної величини в інтервалі 0,2-1,0 кожного діапазону навантаження.

2.4. Абсолютна похибка вимірювання, підтримки та реєстрації навантажень та деформацій в інтервалі 0-0,2 кожного діапазону не повинна перевищувати абсолютних похибок на початку цього діапазону навантаження.

2.5. Навантаження (при м'якому навантаженні) або деформації (при жорсткому навантаженні) повинні відповідати 0,2-0,8 діапазону вимірювань, що застосовується.

2.6. При випробуванні на малоциклове розтягування або стискування та розтягування-стиснення додаткові деформації згину зразка від неспіввісності навантаження не повинні перевищувати 5% деформацій розтягування або стиснення.

2.7. При випробуваннях на малоциклову втому має бути забезпечений безперервний вимір, а також безперервна або періодична реєстрація процесу деформування робочої частини зразка.

2.8. Допускається калібрування випробувального обладнання при статичних режимах (у тому числі і на неспіввісність навантаження) з оцінкою динамічної складової похибки розрахунковим чи непрямим способом.

3. ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ

3.1. При випробуванні зразків допускається м'яке та жорстке навантаження.

3.2. В межах наміченої серії випробувань усі зразки навантажують одним способом та випробовують на однотипних машинах.

3.3. Випробування зразків проводять безперервно до утворення тріщини заданого розміру, повного руйнування або базового числа циклів.

Допускаються перерви у випробуваннях з урахуванням умов їх проведення та обов'язковою оцінкою впливу перерв на результати випробувань.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

3.4. У процесі випробування зразків контролюють стабільність навантажень (деформацій), що задаються.

3.5. Випробування серії однакових зразків при асиметричних циклах проводять:

або за однакових всім зразків середніх напругах (деформаціях) циклу;

або за однакового всім зразків коефіцієнті асиметрії циклу.

3.6. Для побудови кривої розподілу довговічності та оцінки середнього значення та середньоквадратичного відхилення логарифму довговічності на заданому рівні напруги відчувають серію об'ємом не менше 10 однакових зразків до повного руйнування або утворення макротріщин.

3.7. Випробування на багатоциклову втому

3.7.1. Основними критеріями руйнування щодо меж витривалості і побудові кривих втоми є повне руйнація чи поява макротріщин заданого розміру.

3.7.2. Для побудови кривої втоми та визначення межі витривалості, що відповідає ймовірності руйнування 50%, зазнають не менше 15 однакових зразків.

В інтервалі напруги 0,95-1,05 від межі витривалості, що відповідає ймовірності руйнування 50%, повинні бути випробувані не менше трьох зразків, при цьому не менше половини з них не повинні руйнуватися до бази випробувань.

3.7.3. База випробувань для визначення меж витривалості приймається:

10·10 циклів - для металів та сплавів, що мають практично горизонтальну ділянку на кривій втомі;

100·10 циклів - для легких сплавів та інших металів та сплавів, ординати кривих втоми яких по всій довжині безперервно зменшуються із зростанням числа циклів.

Для порівняльних випробувань база визначення меж витривалості відповідно приймається 3·10 та 10·10 циклів.

3.7.4. Для побудови сімейства кривих втоми за параметром ймовірності руйнування, побудови кривої розподілу межі витривалості, оцінки середнього значення та середньоквадратичного відхилення межі витривалості відчувають серії обсягом не менше 10 однакових зразків на кожному з 4-6 рівнів напруги.

3.7.5. Від 10 до 300 Гц частота циклів не регламентується, якщо випробування проводять у звичайних атмосферних умовах (за ГОСТ 15150-69 ) та якщо температура робочої частини зразка при випробуваннях не вище 50 °C.

Для зразків з легкоплавких та інших сплавів, що виявляють зміни механічних властивостей до температури 50 °C, температуру випробування, що допускається, встановлюють особливо.

У всіх випадках частоту циклів вказують при поданні результатів випробувань.

Порівняльні випробування рекомендується проводити однією частоті навантаження.

3.8. Випробування на малоциклову втому (при довговічності до 5·10) циклів*).
________________
* Число циклів 5 · 10 є умовною межею мало- та багатоциклової втоми. Це значення для пластичних сталей та сплавів характеризує середню кількість циклів для зони переходу від пружнопластичного до пружного циклічного деформування. Для високопластичних сплавів перехідна зона зміщується у бік великих довговічностей, для тендітних — менших.

3.8.1. Основним видом навантаження при випробуваннях є розтягування-стиск.

3.8.2. Верхній рівень частот випробувань обмежується значеннями, що виключають саморозігрів зразка вище 50 C для легких сплавів і вище 100 C для сталей.

У всіх випадках частоту циклів вказують при поданні результатів випробувань.

Порівняльні випробування рекомендується проводити однією частоті навантаження.

Для реєстрації діаграм деформування допускається в процесі випробувань перехід на нижчі частоти, що відповідають необхідної роздільної здатності та точності приладів вимірювання та реєстрації циклічних напруг та деформацій.

3.8.3. При випробуванні на розтягування-стиск зразків типів II і IV вимірювання деформацій слід проводити в поздовжньому напрямку.

При випробуванні зразків типів І та ІІІ допускається вимірювати деформації в поперечному напрямку.

Примітка. Для наближеного перерахунку поперечної деформації в поздовжню використовують формулу

,

де - Пружна складова поперечної деформації;

- Пластична складова поперечної деформації.

3.9. Випробування при підвищеній та зниженій температурах

3.9.1. Випробування при підвищеній і зниженій температурах проводять при тих же видах деформації і зразках, що і при нормальній температурі.

3.9.2. Рекомендується випробування проводити при температурах (°С), кратних 50, якщо за умовами випробувань не потрібна проміжна температура.

3.9.3. Температуру випробування зразків контролюють за даними динамічного тарування температурного перепаду між зразком і пічним простором. Температурне тарування проводять з урахуванням впливу тривалості випробування. При таруванні термопари закріплюють на зразку.

3.9.4. Термопари повіряють як до випробування, так і після нього згідно з ГОСТ 8.338-2002. При випробуванні на базах понад 10 циклів виробляють, крім того, проміжні перевірки термопар.

3.9.5. Нерівномірність розподілу температури по довжині робочої частини при випробуванні гладких зразків типів II та IV не повинна перевищувати 1% на 10 мм заданої температури випробування. При випробуванні гладких зразків типів I, III та зразків із концентраторами напруг нерівномірність розподілу температури регламентується на відстані ±5 мм від мінімального перерізу зразка. Відхилення від заданої температури має перевищувати 2%.

3.9.6. У процесі випробування відхилення температури, що допускаються, на робочій частині зразка в °С не повинні виходити за межі:

3.9.7. Навантаження зразків проводять після теплового режиму системи «зразок-піч» при досягненні заданої температури зразка.

3.9.8. Базу випробувань приймають відповідно до п. 3.7.3 цього стандарту.

3.9.9. Для сумісності результатів випробування даної серії зразків проводять при однаковій частоті та базі, якщо метою випробувань не є дослідження впливу частоти навантаження. У протоколах випробування вказують як кількість пройдених циклів, а й повний час випробування кожного зразка.

3.10. Випробування в умовах агресивного середовища

3.10.1. Випробування в умовах агресивного середовища проводять за тих же видів деформації і на тих же зразках, що і за відсутності агресивного середовища. Допускається одночасне випробування групи зразків із реєстрацією моменту руйнування кожного.

3.10.2. Зразок повинен безперервно перебувати в газовому або рідинному агресивному середовищі.

3.10.3. При випробуваннях в агресивному середовищі має бути забезпечена стабільність параметрів агресивного середовища та його взаємодії з поверхнею зразка. Вимоги до періодичності контролю складу агресивного середовища визначаються складом середовища проживання і завданнями дослідження.

3.10.4. Для сумісності результатів випробування даної серії зразків проводять при однаковій частоті та базі, якщо метою випробувань не є дослідження впливу частоти навантаження.

3.9-3.9.9, 3.10-3.10.4. (Введені додатково, Зм. N 1).

4. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ

4.1. За результатами випробувань на втому проводять:

побудова кривої втоми та визначення межі витривалості, що відповідають ймовірності руйнування 50%;

побудова діаграм граничних напруг та граничних амплітуд;

побудова кривої втоми в малоцикловій ділянці;

побудова діаграм пружнопластичного деформування та визначення їх параметрів;

побудова кривих втоми за параметром ймовірності руйнування;

визначення межі витривалості для заданого рівня ймовірності руйнування;

визначення середнього значення та середньоквадратичного відхилення логарифму довговічності на заданому рівні напруг або деформацій;

визначення середнього значення та середньоквадратичного відхилення межі витривалості.

Зазначені характеристики опору втоми металів визначають для різних стадій розвитку макротріщин та (або) повного руйнування.

4.2. Обробка результатів випробувань на багатоциклову втому

4.2.1. Вихідні дані та результати кожного випробування зразка фіксують у протоколі випробування (додатки 1 та 2), а результати випробування серії однакових зразків – у зведеному протоколі випробування (додатки 3 та 4).

4.2.2. Криві втоми будують у напівлогарифмічних координатах ( ; або ; ) або подвійних логарифмічних координатах ( ; або ;

).

4.2.3. Криві втоми при асиметричних циклах будують для серії однакових зразків, випробуваних при однакових середніх напругах або однакових коефіцієнтах асиметрії.

4.2.4. Криві втоми за результатами випробувань обмеженого обсягу зразків (п. 3.7.2) будують методом графічного інтерполювання експериментальних результатів або способом найменших квадратів.

4.2.5. Для побудови кривих розподілу довговічності та меж витривалості, оцінки середніх значень та середньоквадратичних відхилень, а також побудови сімейства кривих втоми за параметром ймовірності руйнування результати випробувань піддають статистичній обробці (додатки 5-7).

4.2.6. Діаграми граничних напруг і граничних амплітуд будують за допомогою сімейства кривих втоми, отриманих за результатами випробування не менше трьох-чотирьох серій однакових зразків при різних для кожної серії середніх напруг або коефіцієнтах асиметрії циклу напруг.

4.3. Обробка результатів випробувань на малоциклову втому

4.3.1. Обробку результатів провадять, як зазначено у п. 4.2.4.

4.3.2. Вихідні дані та результати випробувань кожного зразка фіксують у протоколі випробування, а результати випробування серії однакових зразків – у зведеному протоколі випробування (додатки 8 та 9).

4.3.3. За результатами випробувань зразків при жорсткому навантаженні будують криві втоми у подвійних логарифмічних координатах (чорт.17):

амплітуда повної деформації - Число циклів до утворення тріщини або до руйнування ;

амплітуда пластичної деформації - число циклів, що відповідає половині числа циклів до утворення тріщини або до руйнування .

Примітки:

1. Амплітуду пластичної деформації визначають як половину ширини петлі пружнопластичного гістерези або як різниця між амплітудою повної деформації, що задається, і амплітудою пружної деформації, що визначається за виміряним навантаженням, що відповідає їй напрузі і модулю пружності матеріалу.

2. Амплітуду пластичної деформації при числі циклів, що відповідає половині числа циклів, до утворення тріщини або до руйнування визначають інтерполяцією значень амплітуд при попередньо вибраних числах циклів, близьких до очікуваних.

Чорт.17. Криві втоми при жорсткому навантаженні

Криві втоми при жорсткому навантаженні

Чорт.17

4.3.4. За результатами випробувань при м'якому навантаженні будують:

криву втоми в напівлогарифмічних або подвійних логарифмічних координатах: амплітуда напруг - Число циклів до утворення тріщини або до руйнування (чорт.18);

залежність амплітуди пластичних деформацій (половина ширини петлі гістерези) від числа напівциклів навантаження за параметром амплітуди напруги при вибраному коефіцієнті асиметрії циклу напруги (черт.19).

Чорт.18. Крива втоми при м'якому навантаженні

Крива втоми при м'якому навантаженні

Чорт.18

Чорт.19. Залежність амплітуди пластичних деформацій від напівциклів навантаження

Залежність амплітуди пластичних деформацій від напівциклів навантаження

Чорт.19

а - для циклічно разупрочняющегося матеріалу: б - для циклічно стабілізується матеріалу; в — для циклічно зміцнюваного матеріалу

ДОДАТОК 1 (рекомендований). ПРОТОКОЛ випробування зразка

ДОДАТОК 1
Рекомендоване

ПРОТОКОЛ
випробування зразка (додаток до зведеного протоколу N ________)

ДОДАТОК 2 (рекомендований). ПРОТОКОЛ випробування зразка

ДОДАТОК 2
Рекомендоване

ПРОТОКОЛ N ________
випробування зразка (додаток до зведеного протоколу N _____)

ДОДАТОК 3 (рекомендований). ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ

ДОДАТОК 3
Рекомендоване

ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ N _______

ДОДАТОК 4 (рекомендований). ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ

ДОДАТОК 4
Рекомендоване

ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ N ________

ДОДАТОК 5 (рекомендований). ПОБУДУВАННЯ КРИВОЇ РОЗПОДІЛУ ДОВГОВІЧНОСТІ І ОЦІНКА СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ І СЕРЕДНЬОГО КВАДРАТИЧНОГО ВІДКЛОНЕННЯ ЛОГАРИФМА ДОВГОВІЧНОСТІ

ДОДАТОК 5
Рекомендоване

ПОБУДУВАННЯ КРИВОЇ РОЗПОДІЛУ ДОВГОВІЧНОСТІ І ОЦІНКА СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ ТА СЕРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ВІДКЛОНЕННЯ ЛОГАРИФМА ДОВГОВІЧНОСТІ

Результати випробувань серії з зразків при постійному рівні напруги розташовують у варіаційний ряд у порядку зростання довговічності

.

Подібні ряди для зразків з алюмінієвого сплаву марки В95, випробуваних при консольному згинанні з обертанням до повного руйнування при шести рівнях напруги як приклад, наведені в табл.1.

Криві розподілу довговічності ( ) будують на ймовірнісному папері, що відповідає логарифмічно нормальному або іншому закону розподілу. По осі абсцис відкладають значення довговічності зразків , а по осі ординат - значення ймовірності руйнування зразків (накопичені частоти), що обчислюються за формулою

,

де - номер зразка у варіаційному ряду;

- Число випробуваних зразків.

Якщо на рівні напруги зруйнувалися не всі зразки серії, то будують тільки нижню частину кривої розподілу до базової довговічності.

На кресленні на логарифмічно нормальному ймовірнісному папері наведено сімейство кривих розподілу , побудований за даними табл.1.

Таблиця 1

Варіаційні ряди числа циклів до руйнування зразків зі сплаву марки В95

______________
* Зразки не зруйнувалися.

Криві розподілу довговічності зразків із сплаву марки В95

1 - =

33 кгс/мм (330 МПа); 2 - = 28,5 кгс/мм (285 МПа);
3 - = 25,4 кгс/мм (254 МПа); 4 - = 22,8 кгс/мм (228 МПа);
5 - = 21 кгс/мм (210 МПа); 6 - = 19 кгс/мм (190 МПа)

Оцінку середнього значення та середньоквадратичного відхилення логарифму довговічності проводять для рівнів напруги, на яких руйнувалися всі зразки серії. Вибіркове середнє значення та вибіркове середньоквадратичне відхилення логарифму довговічності зразків ( ) обчислюють за формулами:

;

.

У табл.2 як приклад наведено обчислення і для зразків зі сплаву марки В95, випробуваних при напрузі = 28,5 кгс/мм (285 МПа) (див. табл.1).

Таблиця 2

= 102,59.

= 10524,75.

= 526,70.

= 5,13.

.*

_______________
* Формула відповідає оригіналу. - Примітка виробника бази даних.

Об'єм серії зразків обчислюють за формулою

або

,

де - Коефіцієнт варіації величини ;

і - граничні відносні помилки для довірчої ймовірності при оцінці середнього значення та середнього квадратичного відхилення величини відповідно;

- Імовірність помилки першого роду;

квантиль нормованого нормального розподілу, відповідна ймовірність (Значення найбільш часто використовуваних квантилей наведені в табл.3).

Значення помилок вибирають у межах = 0,02-0,10 та = 0,1-0,5, ймовірність помилки першого роду приймають 0,05-0,1.

Таблиця 3

ДОДАТОК 6 (рекомендований). ПОБУДУВАННЯ СІМЕЙСТВА КРИВИХ Втоми ПО ПАРАМЕТРУ МОЖЛИВОСТІ РОЗРУШЕННЯ

ДОДАТОК 6
Рекомендоване

Для побудови сімейства кривих втоми випробування доцільно проводити на чотирьох-шістьох рівнях напруги.

Мінімальний рівень слід вибирати так, щоб до базового числа циклів руйнувалися приблизно від 5% до 15% зразків, випробуваних цьому рівні напруги. На наступному (у порядку зростання) рівні напруги має зруйнуватися 40% - 60% зразків.

Максимальний рівень напруги вибирають з урахуванням вимоги протяжність лівої гілки кривої втоми ( 5·10 циклів). Рівні, що залишилися, розподіляють рівномірно між максимальним і мінімальним рівнями напруг.

Результати випробувань кожного рівня напруги розташовують у варіаційні ряди, виходячи з яких будують сімейство кривих розподілу довговічності в координатах (Додаток 7).

Задають значення ймовірності руйнування і підставі кривих розподілу довговічності будують сімейство кривих втоми рівної ймовірності.

На кресленні представлені криві втоми зразків зі сплаву марки В95 для ймовірності руйнування = 0,5; 0,10; 0,01, побудовані на підставі графіків.

Мінімально необхідну кількість зразків для побудови сімейства кривих втоми визначають залежно від довірчої ймовірності та граничної відносної помилки при оцінці межі витривалості для заданої ймовірності на підставі формули

,

де - Коефіцієнт варіації межі витривалості;

- квантиль нормованого нормального розподілу;

- Функція, яка залежить від ймовірності, для якої визначається межа витривалості. Значення цієї функції, знайдені методом статистичного моделювання, наведено у таблиці.

Криві втоми зразків зі сплаву марки В95

1 - = 1%; 2 - = 10%; 3 - = 50%

ДОДАТОК 7 (рекомендований). ПОБУДУВАННЯ КРИВОЇ РОЗПОДІЛУ МЕЖІ ВИТЯГЛИВОСТІ І ОЦІНКА ЙОГО СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ І СЕРЕДНЬОГО КВАДРАТИЧНОГО ВІДКЛОНЕННЯ

ДОДАТОК 7
Рекомендоване

ПОБУДУВАННЯ КРИВОЇ РОЗПОДІЛУ МЕЖІ ВИТЯГЛИВОСТІ І ОЦІНКА ЙОГО СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ І СЕРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ВІДКЛОНЕННЯ

Для побудови кривої розподілу межі витривалості зразки випробовують на шести рівнях напруги.

Найвищий рівень напруги вибирають з таким розрахунком, щоб усі зразки при цій напрузі руйнувалися до базового числа циклів. Величину максимальної напруги приймають (1,3-1,5) від значення межі витривалості для =0,5. Інші п'ять рівнів розподіляються таким чином, щоб на середньому рівні руйнувалося близько 50%, на двох високих - 70% - 80% і не менше 90% і на двох низьких - не більше ніж 10% і 20% - 30% відповідно.

Значення напруги відповідно до заданої ймовірності руйнування вибирають на підставі аналізу наявних даних для аналогічних матеріалів або за допомогою попередніх випробувань.

Після випробувань результати подають у вигляді варіаційних рядів, на підставі яких будують криві розподілу довговічності за методикою, викладеною в додатку 5.

З кривих розподілу довговічності будують сімейство кривих втоми для низки ймовірностей руйнації (додаток 8). Для цього доцільно використовувати ймовірності 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 та 0,99.

За цими кривими втоми визначають відповідні значення межі витривалості. Межа витривалості для ймовірності руйнування =0,01 знаходять методом графічної екстраполяції відповідної кривої втоми до базового числа циклів.

Знайдені значення меж витривалості наносять на графік з координатами: ймовірність руйнування в масштабі, що відповідає нормальному розподілу, - межа витривалості кгс/мм (МПа). Через побудовані точки проводять лінію, що є графічною оцінкою функції розподілу межі витривалості. Розбивають розмах варіювання межі витривалості на 8-12 інтервалів, визначають середні значення межі витривалості та її середньоквадратичне відхилення за формулами:

;

,

де - Середнє значення межі витривалості;

- Середньоквадратичне відхилення межі витривалості;

- Значення межі витривалості в середині інтервалу;

- Число інтервалів;

- Збільшення ймовірності всередині одного інтервалу.

Як приклад за результатами випробувань на консольний вигин з обертанням 100 зразків із алюмінієвого сплаву марки АВ, представлених у табл.1, будують функцію розподілу меж витривалості для бази 5·10 циклів і визначають середнє значення та середньоквадратичне відхилення.

Таблиця 1

Значення довговічності зразків із сплаву марки АВ

_____________
* Зразки не зруйнувалися.


З варіаційних рядів (табл.1) будують криві розподілу довговічності (черт.1).

Криві розподілу довговічності зразків із сплаву марки АВ

1 - = 16,5 кгс/мм (165 МПа); 2 - = 13,5 кгс/мм (135 МПа);
3 - = 12,5 кгс/мм (125 МПа); 4 - = 12,0 кгс/мм (120 МПа);
5 - = 11,5 кгс/мм (115 МПа); 6 - = 11,0 кгс/мм (110 МПа)

Чорт.1

Виробляючи горизонтальні розрізи кривих розподілу довговічності (рис.1) для рівнів ймовірності = 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (або 1, 10, 30, 50, 70, 90, 99%), знаходять відповідні довговічності при заданих значеннях напруги, на підставі яких будують криві втоми за параметром ймовірності руйнування (чорт.2).

Криві втоми для зразків зі сплаву марки АВ для різних ймовірностей руйнування

1 - = 1%, 2 - = 10%, 3 - = 30%, 4 - = 50%,
5 - = 70%, 6 - = 90%, 7 - = 99%

Чорт.2

З графіків (черт.2) знімають значення меж витривалості для основи 5·10 циклів. Значення меж витривалості наведено у табл.2.

Таблиця 2

Значення меж обмеженої витривалості зразків зі сплаву марки АВ (база 5·10 циклів)

За результатами, наведеними в табл.2, будують криву розподілу витривалості (чорт.3).

Крива розподілу межі обмеженої витривалості зразків із сплаву марки АВ (база 5·10 циклів)

Чорт.3

Для визначення середнього значення межі витривалості та її середньоквадратичного відхилення розмах варіювання межі витривалості ділять на 10 інтервалів по 0,5 кгс/мм (5 МПа). Обчислення зазначених характеристик відповідно до наведених формул представлено в табл.3.

Таблиця 3

Обчислення середнього значення та середнього квадратичного відхилення межі обмеженої витривалості зразків зі сплаву марки АВ

Необхідний обсяг втомних випробувань для побудови кривої розподілу межі витривалості визначають за формулою додатка 6.

= 12,106 кгс/мм (121,06 МПа); = 0,851;

0,922 кгс/мм (9,22 МПа)

ДОДАТОК 8 (рекомендований). ПРОТОКОЛ випробування зразка

ДОДАТОК 8
Рекомендоване

ПРОТОКОЛ N ________

випробування зразка (додаток до зведеного протоколу N _______)

Обробка петель гістерезису

ДОДАТОК 9 (рекомендований). ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ

ДОДАТОК 9
Рекомендоване

ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ N_________