ГОСТ 25.507-85

Группа Т51

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Расчеты и испытания на прочность в машиностроении

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМАХ НАГРУЖЕНИЯ

Общие требования

Strength calculation and testing in machine building. Methods of fatigue testing under service loading. General requirements

МКС 19.060     

ОКСТУ 0025

Дата введения 1986-07-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 июля 1985 г. N 2246 дата введения установлена 01.07.86

Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)     

ПЕРЕИЗДАНИЕ

Настоящий стандарт устанавливает методы испытаний на усталость при одноступенчатом, многоступенчатом и случайном нагружении в многоцикловой области натурных деталей машин и элементов конструкций (далее - деталей), изготовленных из металлов и сплавов, при:

растяжении-сжатии, изгибе, кручении и комбинированном нагружении;

наличии и отсутствии концентрации напряжений;

нормальной, повышенной и пониженной температурах;

частоте нагружения до 300 Гц;

симметричных и асимметричных циклах напряжений или деформаций;

наличии или отсутствии агрессивной среды.

Методы испытаний на усталость образцов металлов - по ГОСТ 25.502-79.

Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций - по ГОСТ 25.101-83.

Термины, применяемые в настоящем стандарте, - по ГОСТ 23207-78, ГОСТ 21878-76.

Обозначения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.

Методика и примеры определения минимального числа испытуемых деталей приведены в приложении 2.

Методика пересчета долговечности по линейной гипотезе суммирования повреждений приведена в приложении 3.

Характеристики рассеяния при долговечности с логарифмически нормальным распределением приведены в приложении 4.

Настоящий стандарт унифицирован со стандартом ГДР ТГЛ 19355.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Целью испытаний является:

обеспечение требуемой надежности и долговечности деталей при их минимальной металлоемкости с минимальными материальными и технологическими затратами для заданной достоверности и выборки относительно малого объема;

установление характеристик сопротивления усталости и ранжирование деталей по этим характеристикам;

получение исходных данных для определения показателей надежности и запасов прочности;

расчет остаточного ресурса после определенной наработки или при наличии усталостных повреждений;

опережающая проверка и обоснование конструкции детали и технологии ее изготовления до начала серийного производства;

выборочный входной или выходной контроль ответственных деталей перед их эксплуатацией;

проведение испытаний как периодических и типовых;

обеспечение данных для аттестации качества деталей;

сравнение деталей по скорости роста в них усталостных трещин;

выявление зон с пониженным сопротивлением усталости.

1.1.1. Области применения различных типов испытаний на усталость приведены в табл.1.

Таблица 1

Области применения различных типов испытаний на усталость

Примечание. - одноступенчатое испытание (испытание по Велеру); - блок-программное испытание; - случайное испытание с цифровым моделированием последовательности экстремумов; - случайное испытание со слежением.

1.2. Определяемые характеристики - по ГОСТ 25.502-79 и ГОСТ 25.504-82.

1.3. Испытания на усталость проводят в случае, если расчетные методы определения характеристик сопротивления усталости не применимы или слишком ненадежны.

1.4. Испытания деталей или их частей следует проводить до изготовления конструкции в сборе с целью сокращения времени на ее разработку.

1.5. Назначение размеров детали (с помощью испытаний на усталость) осуществляют в три этапа:

предварительное расчетное определение размеров;

оптимизация размеров экспериментальным путем с помощью упрощенного процесса нагружения (сравнительные испытания);

оценка усталостной долговечности детали при нагружении, максимально приближенном к эксплуатационному.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ОБЪЕКТАМ ИСПЫТАНИЙ И ФОРМИРОВАНИЕ ВЫБОРКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Для усталостных испытаний используют детали, а также геометрически подобные конструктивные элементы (модели) уменьшенных размеров или отдельные, вырезанные из детали, части, исходя из особенностей испытательного оборудования, затрат времени и средств.

2.2. Требования к изготовлению деталей и моделей должны соответствовать требованиям серийного (или опытного) производства.

2.3. Влияние размеров детали на предел выносливости при отсутствии экспериментальных данных следует определять по ГОСТ 25.504-82.

2.4. При испытании на усталость геометрически подобных моделей уменьшенных размеров или частей детали следует учитывать:

геометрическое влияние размеров, как следствие уменьшенного объема материала (статистическая доля) и увеличенного градиента напряжений (доля механических напряжений);

технологическое влияние размеров, как следствие технологической обработки материала или детали;

влияние размеров с точки зрения обработки поверхности, как следствие упрочнения поверхности и связанного с ним внутреннего напряженного состояния и увеличения твердости поверхностного слоя материала.

2.5. Для построения кривых равной вероятности неразрушения испытывают партию деталей, объем которой определяют в зависимости от целей испытаний, заданной точности и доверительной вероятности оцениваемого параметра, в соответствии с требованиями ГОСТ 25.502-79.

2.6. Минимально необходимое число деталей определяют по номограмме, приведенной на чертеже приложения 2.

2.7. Методика и примеры определения минимального числа испытуемых деталей для оценки среднего ресурса приведены в приложении 2.

3. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАГРУЖЕННОСТИ

3.1. Характеристики нагружения

Эксплуатационное нагружение может быть охарактеризовано:

характером нагружения (случайное, детерминированное одно- или многоступенчатое, квазистатическое, колебательное, ударное);

числом наложенных многоосных составляющих и отношениями между ними (при случайном нагружении - коррелированные или некоррелированные; при детерминированном нагружении - различные или одинаковые частоты, со сдвигом или без сдвига фаз);

регулированием усилия, перемещения, деформации или ускорения;

частотой;

параметрами окружающей среды (температурой, давлением, коррозией трения);

видом нагружения (растяжение-сжатие, изгиб, кручение, сдвиг);

асимметрией нагружения (знакопеременный или знакопостоянный цикл напряжений);

формой спектра (распределения) нагрузок (узкополосный или широкополосный).

Характеристики однопараметрического спектра нагружения с постоянным средним значением цикла напряжений приведены на черт.1.

Характеристики однопараметрического спектра нагружения с постоянным средним значением цикла напряжений

          
Черт.1

Примечание. Форму спектра описывают с помощью дополнительной функции частоты максимумов и функции частоты минимумов

3.2. Стандартные спектры нагружения

3.2.1. Если испытания на усталость проводят не с действительным спектром или действительной последовательностью экстремумов (на стадии проекта, при сравнительных испытаниях, при разработке документации на определение размеров, при незначительном отклонении действительного нагружения), то их осуществляют со стандартными спектрами (при испытании по блок-программе), а также со стандартными последовательностями экстремумов (при случайном испытании).

3.2.2. Использование стандартных спектров или стандартных последовательностей экстремумов дает следующие преимущества:

лучшую сравнимость результатов испытаний;