Эффективным коэффициентом концентрации напряжений КЭ называется отношение предела выносливости гладкого образца к пределу выносливости образца при наличии концентратора; КЭ >1; причем, чем ближе КЭ к единице, тем лучше работает изделие. У хрупких материалов эффективный коэффициент концентрации КЭ близок к теоретическому, у пластичных — он значительно меньше.
Опытами установлено, что при значениях r, близких к единице, концентрация напряжений не оказывает существенного влияния на предел выносливости. С уменьшением r влияние концентраторов на понижение предела выносливости растет, наибольшего значения КЭ достигает при ![clip_image077[1]](/images/stories/clip_image0771_thumb_fb5de3d26c57f63d83402e86415c1ef0.gif "clip_image077[1]"){kind=small}
.
Чувствительность к концентраторам в образцах из низколегированной стали может быть выше, чем из низкоуглеродистой. Пределы выносливости сталей, испытанных при изгибающих усилиях и симметричных циклах, приведены в Табл. 6.1
Табл. 6.1 Пределы выносливости сталей σ-1, МПа
|
Испытуемый образец |
Ст. 3 кп |
Ст.3 сп |
15ХСНД |
|
Лист без обработки |
121 |
158 |
188 |
|
Лист шлифованный |
134 |
198 |
- |
|
Лист с отверстиями |
86 |
110 |
150 |
Предел выносливости основного металла в зоне термического влияния иногда изменяется по сравнению с пределом выносливости образцов из основного металла, не подвергавшегося влиянию процесса сварки. Восстановить предел выносливости можно иногда термической обработкой сварного соединения.
Заметное влияние на сопротивление усталости оказывают также размеры сечений образцов или конструктивных элементов. При увеличении диаметра образцов с 10 до 200 мм значения предела выносливости стали 22 снизились с 215 до 165 МПа, а стали 35 —со 155 до 90 МПа.
Крайне отрицательное влияние на усталостную прочность оказывает наличие коррозионно агрессивных сред сварных соединений при эксплуатации.
Влияние частоты циклов нагружения на усталостную прочность
Сварные конструкции в некоторых областях техники подвергают испытаниям при низкой частоте нагружений и доводят до разрушения при нескольких десятках тысяч циклов. Такие испытания называются повторно-статическими. Многие явления, свойственные поведению образцов под усталостными нагрузками, имеют место при повторно-статических нагрузках. Прочность образцов зависит от наличия концентраторов в соединениях, свойств материала и качества сварных соединений.
Тем не менее, сопротивляемость сварных соединений нагружениям при низкой частоте (несколько циклов в минуту, в час, в сутки) заметно ниже, чем при испытаниях с высокой частотой. Низкочастотные нагрузки снижают прочность всех видов материалов и сварных соединений. Низкочастотным нагружениям подвергаются конструкции подводных судов, резервуарно-котельные конструкции. Высокочастотные колебания нагрузки, модулированные более низкой частотой, особенно резко снижают усталостное сопротивление сварных конструкций.