Únavová pevnost velkých hřídelů
DESCRIPTION
1. Únavová pevnost velkých hřídelů. Milan Růžička. Ústav mechaniky Fakulta strojní ČVUT v Praze. Přístupy přes nominální napětí (Nominal Stress Approach - NSA). 5. 9. Syntetické křivky únavy. Heywood. 10. modifikace. Siebel-Stiller. Princip a výhody metody LESA. 11. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/1.jpg)
Únavová pevnost Únavová pevnost velkých hřídelůvelkých hřídelů
Milan Růžička
Ústav mechanikyFakulta strojníČVUT v Praze
1
![Page 2: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/2.jpg)
Přístupy přes nominální napětí Přístupy přes nominální napětí (Nominal Stress Approach - NSA)(Nominal Stress Approach - NSA)
5
![Page 3: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/3.jpg)
Syntetické křivky únavySyntetické křivky únavymateriál ocel 300M , Rm=2000 MPa
R=-1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 1.0E+08
Počet kmitů N [1]
Am
plitu
da n
apět
í km
itu a [
MPa
]
alfa=1,0..katalog
alfa=2,0..katalog
alfa=3,0..katalog
alfa=5,0..katalog
alfa=2,0..výpočet
alfa=3,0..výpočet
alfa=5,0..výpočet
materiál ocel 300M , Rm=2000 MPaR=-1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 1.0E+08
Počet kmitů N [1]
Am
plitu
da n
apět
í km
itu a
[MPa
]
alfa gama1.00 0.001.75 1.352.00 1.942.25 2.592.50 3.313.00 4.983.50 6.944.00 9.224.50 11.805.00 14.715.50 17.89
9
![Page 4: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/4.jpg)
NN 11
1101 K
E
E
NBNN
loglog
24 KE
2
3
41
1
mK R
KB
81035.0
101eR
4
4
loglog
NBNN
Heywood
Siebel-Stiller
modifikace
ParametrMateriálK1 K2 K3 K4
300M 3.686 0.1 -0.98 60002024-T3 0.798 0.35 -0.33 60002024-T4 0.848 0.16 -0.64 6000
AISI 4130 0.131 0.15 -0.8 8200
10
![Page 5: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/5.jpg)
0
100
200
300
400
500
600
700
1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 1.E+08
Počet kmitů N [1]
Hor
ní n
apět
í km
itu [M
Pa]
hladký vzorek
vzorek s vrubem
křivka pro MKP vevrubu
MKP
kor
n C
xC= C /
N
xC
N
kornFEM
N
FEMkor
C
C
NN
A
AN
Princip a výhody metody LESAPrincip a výhody metody LESA 11
![Page 6: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/6.jpg)
Specifika dílů velkostrojůSpecifika dílů velkostrojů 12
Faktory:• Polotovary i díly velkých rozměrů• Jakost povrchu• Svěrné a kontaktní spojení, koncentrátory napětí• Svarové spoje - nežíhané• Nepříznivé provozní podmínky…
![Page 7: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/7.jpg)
DaD
tens
Dbend
o 21
1
,1
,1
Peterson:
0,9
1
1,1
1,2
0 200 400 600 800 1000Shaft diameter [mm]
Fact
or o
[-]
a = 0.25
Faktor velikosti při nehomogenní napjatostiFaktor velikosti při nehomogenní napjatosti 13
![Page 8: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/8.jpg)
Faktor velikosti při homogenní napjatostiFaktor velikosti při homogenní napjatosti
m
d
D
d
D
VV
exp
exp10
1
1
14
![Page 9: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/9.jpg)
Expermentální výsledky Expermentální výsledky CNIITMAŠ RuskoCNIITMAŠ Rusko
Parametr Rp0,2 Rm
MPa MPa MPa MPa MPa MPa [-]
Vzorek 10 mm=1
18 mm =1
18 mm =4
180 mm =4
ocel St3 200 380 175 185 95 75 2.3
ocel 45 280 540 248 220 145 55 4.5
40ChN2MA 760 920 423 335 185 65 6.5
15
![Page 10: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/10.jpg)
Vliv jakosti povrchuVliv jakosti povrchu16
etalon
component
p1
1
![Page 11: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/11.jpg)
ÚnavovÚnavováá pevnost pevnost nalisovaných spojenínalisovaných spojení17
![Page 12: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/12.jpg)
Vliv oduhličení na únavovou pevnostVliv oduhličení na únavovou pevnost(SVÚM Praha - ocel 300M)(SVÚM Praha - ocel 300M)
shot peening
18
without hardening
![Page 13: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/13.jpg)
MKP Analýza vlivu nalisování MKP Analýza vlivu nalisování kolesa K 2000 na hřídelkolesa K 2000 na hřídel
1
2 3
1
2 3
19
![Page 14: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/14.jpg)
MKP Analýza – postup výpočtuMKP Analýza – postup výpočtu
3 kroky řešení• uvedení do kontaktu – start výpočtu• lisování – síla inkrementálně roste až do
max. hodnoty• fixování – utažení pojistných šroubů před
sejmutím předpínacího zařízení
20
![Page 15: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/15.jpg)
Výsledky MKP výpočtuVýsledky MKP výpočtu
21
1
2 3
1
2 3
CPRESS VALUE+0.00E+00
+2.82E+00
+5.64E+00
+8.46E+00
+1.13E+01
+1.41E+01
+1.69E+01
+1.98E+01
+2.26E+01
+2.54E+01
+2.82E+01
+3.10E+01
+3.39E+01
+3.67E+01
DISPLACEMENT MAGNIFICATION FACTOR = 1.00
RESTART FILE = rypadlo-var5_3 STEP 3 INCREMENT 14
TIME COMPLETED IN THIS STEP 1.00 TOTAL ACCUMULATED TIME 3.00
ABAQUS VERSION: 5.8-10 DATE: 17-JUL-2001 TIME: 10:45:37
![Page 16: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/16.jpg)
Návrh únavové křivky osy kolesa
• Materiál ocel ČSN 16 343.9• výkovek• zušlechtěno na Rm= 686-830 MPa• jakost povrchu Ra=6,3
![Page 17: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/17.jpg)
Únavové křivky materiálu
• Zkoušky SVUM Praha– ocel 16341.9 , Rm= 1560 MPa !!– tah-tlak : vzorky bez vrubu (=1)– tah-tlak : vzorky s vrubem– krut : vzorky s vrubem (=1,48)– cyklus sym. střídavý (R=-1)– cyklus míjivý (R=0)– Pravděpodobnost lomu 50% , 1%
![Page 18: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/19.jpg)
Navrhování na trvalou pevnost
p
dD
101
1
kde 101
d je mez únavy hladkého etalonového vzorku
je součinitel vlivu velikosti
p je součinitel jakosti povrchu
je součinitel vlivu případných dalších technologických úprav
je součinitel vrubu, který určíme podle některé z rovnic
![Page 20: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/20.jpg)
q 11
RtRa
RaRtRa
RaRt //
//
2,0/
/18,3/77,0
11
33
2
93120,1
93,042,0288101
1
p
dD
![Page 21: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Únavová pevnost velkých hřídelů](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081723/56815d05550346895dcb061c/html5/thumbnails/23.jpg)