It is shown that, growth of the layer with compressive residual stresses at advanced surface plastic deformation of smooth samples leads to an increase in the endurance limit of the notched specimens due to an increase in the compressive residual stresses in their dangerous section. The study was conducted on the specimens with outer diameterDequal to 10 and 25 mm and on a 25 mm specimen with inner diameterd= 15 mm which were subjected to air shot blasting and roll-in. Residual stresses in smooth specimens were determined by the mechanical method. Circular incisions (R= 0.3 and 0.5 mm) were applied on hardened smooth samples with a shaped cutter. Residual stresses in notched specimens were determined by a numerical method calculating the redistribution of the residual stresses upon the incision. As the diameter of the samples increases with the same strengthening surface treatment,the depth of the layer with the compressive residual stresses increases due to an increase in the rigidity of the samples. The effect of surface hardening on the endurance limit of notched specimens was evaluated according to the criterion of the average integral residual stresses, which takes into account both the magnitude and completeness of the residual stresses. This criterion was calculated from the depth of the non-propagating fatigue crack that occurs in the surface layer in the dangerous section of the specimen during the fatigue test at the limit endurance. Fatigue tests are carried out in symmetrical cycle, the test base being 3 × 106cycles of loading. Estimation of the increment of the limit endurance of surface-hardened cylindrical specimens with semicircular notches gave the results acceptable for practice. The use of the proposed method can significantly reduce long-term and expensive fatigue tests.
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)Изучена возможность использования образцов-свидетелей, обрабатываемых одновременно с дета-лями, для оценки влияния гидродробеструйной обработки на предел выносливости деталей с концентра-торами напряжений на примере цилиндрических образцов с отверстием из стали 40Х с круговым надре-зом полукруглого профиля радиуса 0,3 мм. Исследование показало, что расхождение между расчётными и экспериментальными значениями остаточных напряжений в гладких образцах не превышает 8%, в об-разцах с надрезом -6%. При оценке влияния гидродробеструйной обработки на предел выносливости при изгибе в случае симметричного цикла полых цилиндрических образцов из стали 40Х с надрезом ра-диуса 0,3 мм установлено, что использование рассчитанного по первоначальным деформациям образца-свидетеля распределения остаточных напряжений позволяет прогнозировать приращение предела вы-носливости образцов в условиях концентрации напряжений с точностью до 8%. Показано, что при про-гнозировании приращения предела выносливости упрочнённых гидродробеструйной обработкой образ-цов из стали 40Х с концентраторами напряжений целесообразно использовать критерий среднеинте-гральных остаточных напряжений, вычисленный по толщине поверхностного слоя опасного сечения, равной критической глубине нераспространяющейся трещины усталости.Поверхностное упрочнение, образец-свидетель, остаточные напряжения, предел выносливости.
The paper presents an analysis of variations in the stress intensity coefficient (SIC) in plates with different sizes of the cross-section, with and without concentrators. We also analyze the dependence of the SIC maximal value on the size of the smallest section of a plate with stress concentrator. SIC of smooth specimens and specimens with stress concentrator in the form of a semicircular notch are calculated using the ANSYS finite- element analysis program system. The static elastic problem is solved, with the strained state taken to be biaxial. The material of the plate is considered to be isotropic. The plates under consideration with a concentrator in the initial area of the crack size increase show maximum stress intensity coefficient. In plates without concentrator the SIC changes smoothly over the whole area of the crack size increase. It is established that the crack size is equal to 0.02 of the plate smallest size at the maximal value of the stress intensity coefficient. The study conducted confirms the feasibility of using the criterion of average integral residual stresses to calculate the increase of the endurance limit of surface- hardened specimens and parts with concentrators due to compressive residual stresses.
Журнал зарегистрирован в Управлении Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций ПИ № ФС77-41672 от 13 августа 2010г. Журнал размещен в открытом бесплатном доступе на сайте www.ntvp.ru, и в Научной электронной библиотеке (участвует в программе по формированию РИНЦ). Журнал включен ВАК РФ в перечень научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук. Подписной индекс в объединенном каталоге «Пресса России» № 12025.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.