автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Прогнозирование долговечности деталей машин на основе анализа изменения площадей петель гистерезиса

На правах рукописи 003063341

САДРИЕВ РОБЕРТ МАНСУРОВИЧ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ ПЕТЕЛЬ ГИСТЕРЕЗИСА

05 02 02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань- 2007 1 4 ИЮН 2007

003063941

Работа выполнена на кафедре «Основы проектирования машин и автомобилестроение» Ульяновского государственного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Дьяков Иван Федорович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Серазутдинов Мурат Нуриевич

кандидат технических наук, Сагадеев Рустам Гумерович

Ведущая организация- ЗАО НИИ «Турбокомпрессор имени В Б Шнеппа»

(г Казань)

Защита состоится 5 июля 2007 г в 14*00 часов на заседании диссертационного совета К 212 080 01 при Казанском государственном технологическом университете по адресу

420015, г Казань, ул К Маркса, 68 (зал заседаний ученого совета корпус А, ауд 330)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 5 июня 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета К 212 080 01 кандидат технических наук,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно, что оценка долговечности деталей машин по наработке (километры пробега, мото-часы, приведенное время), которая используется в настоящее время, связана с нагрузочными режимами, вызывающими усталостные повреждения При этом не учитываются процессы генерирования, перемещения и накопления внутренних дефектов в твердом теле и другие факторы, существенно влияющими на его ресурс К числу основных не учитываемых факторов относятся пусковые нагрузочные и скоростные режимы, зависящие от мощности двигателя Для машин, работающих в широком диапазоне нагрузок и скоростей, существенна также длительность работа на резонансных режимах, влияющих на долговечность деталей

Каждый режим нагружения-разгружения характеризуется переменными процессами, которые описываются замкнутыми кривыми петли гистерезиса Образующаяся при этом петля гистерезиса выражает накопление энергии в материале в зависимости от длительности действия Существующие методы расчета на долговечность недостаточно полно учитывают режимы изготовления и нагружения, влияющие на долговечность детали Оценку долговечности деталей при эксплуатации машин можно рассматривать по величине энергозатрат до отказа, так как коэффициент корреляции между энергозатратами и отказами деталей на 24% выше, чем между временем работы машины и отказами Энергия (тепловая или механическая) вызывает накопление усталостных повреждений в материале, учет которых требует дополнительных исследований. Поэтому научная работа, направленная на прогнозирование ресурса деталей по изменению площадей петель гистерезиса, актуальна

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является совершенствование прогнозирования долговечности деталей машин на основе анализа изменения площадей петель гистерезиса Для достижения поставленной цели решены следующие задачи

1 Анализ вероятностно-статистических характеристик накопления повреждений деталей машин при нерегулярном нагружении

2 Уточнение влияния различных концентраторов напряжений на развитие усталостных трещин в материале при циклическом нагружении.

3 Определение начала появления микротрещин и скорости их роста в зависимости от количества циклов при регулярном и нерегулярном режимах нагружения

4. Составление математической модели оптимального выбора материала при проектировании деталей с концентраторами напряжений

5 Разработка рекомендаций по повышению долговечности деталей машин на стадии изготовления технологическими методами и методики ее прогнозирования

Научная новизна.

1 Разработана математическая модель долговечности деталей машин, включающая физические процессы при нерегулярном нагружении с учетом концентраторов напряжений

2 Уточнен энергетический метод определения долговечности деталей по изменению площади петли гистерезиса при нерегулярном циклическом нагружении

3 Впервые проведено комплексное исследование критерия оптимальности при выборе материала - отношения стоимости изготовления к долговечности, сформирована система ограничений по механическим и энергетическим его свойствам на стадии проектирования

4 Предложен способ повышения ресурса деталей на стадии изготовления п^тсм технологического воздействием после проведения циклического нагружения и разработана методика прогнозирования

Практическая ценность. Результаты оптимального выбора материала с учетом ограничений по механическим и энергетическим свойствам на стадии проектирования используются в НПФ «Элекс» г Ульяновск, разработанные пакеты программ расчета площади петли гистерезиса и энергозатрат деталей при нерегулярном на-гружении используются в опытно-конструкторской практике ОАО «Ульяновский авторемонтный завод», ОАО «РЕДУКТОР», г Барыш Ульяновской области Предложенный способ повышения ресурса деталей на стадии изготовления путем технологического воздействия после проведения циклического нагружения детали используется в ЗАО «Ремсельмаш» Результаты работы также могут быть использованы при разработке конструктивных и технологических мер повышения эксплуатационной надежности элементов конструкции машин на стадии изготовления, при создании промышленных и лабораторных установок, позволяющих проводить ресурсные испытания деталей и лабораторных образцов при нерегулярном режиме на-гружении

Достоверность результатов обеспечивается

- применением в процессе вывода расчетных зависимостей фундаментальных физических и математических понятий и методов,

- корректными измерениями с использованием высокоточных приборов,

- экспериментально проверенными положениями диссертации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывалось и обсуждалось на следующих конференциях

Международных Международная НТК «Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов», г Могилев, 2004 г, Международная НТК «Повышение эффективности проектирования, испытания и эксплуатации двигателей, автомобилей, вездеходных, специальных строительных и дорожных машин», 1994 г, Н Новгород, НГТУ, Международная НТК «Молодая наука - новому тысячелетию», 1996 г., КамПИ г Набережные Челны, Международная НТК «Точность и надежность технологических и транспортных систем», г Пенза, 1999 г, Международная НТК, 1999 г, г Москва, МАМИ, IX Международная НТК «Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов», г Пенза, 2004 г, 2 Международная конференция «Автомобили и техносфера», г Казань, 2001 г, 1-я Международная конференция, Центр Академии транспорта, Ул-ГТУ , 1999 г., Международная НТК, Академия транспорта РФ, «Точность технологических и транспортных систем», 1998, г Пенза,

Российских' НТК, г С Петербург, 1996 г, НТК «Динамика и прочность исполнительных механизмов», г Астрахань, 2002 г, Республиканская НТК, «Проблемы качества и надежности машин», 1994 г, г Могилев, Всероссийская НТК «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», г Тольятти, 2004 г

Результаты неоднократно докладывались на конференциях Ульяновского государственного технического университета 29-я конференция, УлГТУ, 1995 г, 28-я конференция, УлГТУ и другие

Личный вклад автора в работу. Автором разработаны математические модели оптимального выбора материала и прогнозирования долговечности деталей на основе анализа петель гистерезиса, методы экспериментального исследования, учтены влия-

ния различных видов концентраторов напряжений на ресурс Разработана и внедрена технология повышения долговечности деталей машин на стадии изготовления

Публикации. По теме диссертации опубликованы 34 работы, включая два патента РФ

Структура и объем работы. Диссертация содержит 166 страниц машинописного текста, в том числе 19 таблиц, 49 рисунков, список литературы и приложения Список литературы включает сто наименований В приложении представлены 4 акта о внедрении результатов диссертационной работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы, изложена общая характеристика работы, поставлена цель исследований, сформулированы научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту

В первой главе проведен обзор существующих методов расчета на усталостную долговечность деталей и делается вывод о недостаточности их возможностей, а именно отсутствие методики обнаружения начала появления усталостной трещины, влияния концентраторов напряжений на ее развитие, а также выявления влияния технологии обработки на ресурс изделия

В качестве средств принятия проектных решений проанализированы методы расчетов на сопротивление металлов в процессе усталости, основанные на кинетической теории механической усталости металлов Проведенные исследования показали, что

- после активизации процесса пластической деформации плотность линий сдвигов растет с ростом числа нагружений,

- усталостные трещины зарождаются в зоне устойчивых полос скольжения, где наблюдаются вдавливание (интрузия) и выдавливание (экструзия) металла,

-при распространении усталостных трещин движению вершины трещины предшествуют сдвиговые процессы в зернах металла, расположенных, по фронту трещины,

- в области напряжений ниже предела выносливости аг с ростом числа циклов нагружений прекращается не только движение зародившихся усталостных трещин, но затухает рост плотности линий сдвигов у вершин трещин

На основании сравнения методов исследования внутреннего состояния металлов определены следующие основные проблемы не достаточно полно учитываются вероятностно-статистические характеристики, различные виды концентраторов напряжения при циклическом нагружении, отсутствуют методики проверки расчетного ресурса в автоматизированном производственном процессе

Во второй главе предлагается представление общих закономерностей физики процесса усталостного разрушения деталей машин, вероятностно-статистические характеристики при нерегулярном нагружении деталей машин, системный метод расчета деталей машин с концентраторами напряжений, математическая модель оптимального выбора материала

Представление физики процесса усталостного разрушения деталей основано на дислокационном, вакансионном и термофлуктуационном механизмах усталости

Обобщая теоретические и экспериментальные данные, можно отметить, что процессы зарождения и развития усталостных повреждений обусловлены явлениями

генерирования, перемещения и накопления подвижных дефектов в теле при его циклическом деформировании Энергия J (тепловая или механическая) является двигателем этих явлений и процессов, при изучении роста трещин используют методы и понятия механики разрушения, в частности, понятие коэффициента интенсивности роста микротрещин Модель формы учитывает размеры детали и концентраторы напряжений Модель нагружения включает силы, которые являются мерой механического взаимодействия элементов конструкции (деталей) Эффективными характеристиками для оценки нагруженности деталей являются интенсивности внутренних сил взаимодействия - напряжения и деформация При нагружении происходит превращение энергии из одного вида в другой Большинство деталей машин в рабочих условиях испытывают переменные напряжения, циклически изменяющиеся во времени (циклические напряжения) Они возникают в деталях вследствие изменения нагрузки (деформации) Любой цикл напряжений приближается к экспоненциальному закону, причем процесс нагружения не совпадает с процессом разгружения, образуя петлю гистерезиса, по площади которой определяем накопленную энергию в единице объема материала. Площадь петли гистерезиса изменяется в зависимости от числа циклов нагружения, причем возможны следующие соотношения

Jn <Jnv{N<m)»,.> Jn*Jnr(Nw.)w> Jn «^пЛ^К'

где Jn,f(N,im )„p - предельное значение энергии, накопленной в результате действия внутренних сил В зависимости от состояния материала эти значения могут быть разными Если потенциальная энергия намного меньше накопленных энергозатрат от внутренних сил, то происходит разрушение материала детали Представляя параметры внешних условий нагружения и прочностные свойства конструкции в форме случайных величин, приходим к единообразной для всех областей вероятностной постановке задачи

Одним из немногих методов, позволяющих оценить рассеивание энергии, является метод, основанный на исследовании необратимого накопления энергии в материале Он устанавливает взаимосвязь между характеристиками сиб при нагружении и разгружении материала Однако реальные режимы нагружения деталей машин могут и не быть гармоническими. Они настолько разнообразны, что их всеобъемлющее экспериментальное исследование явно невозможно В этом случае можно ограничиваться экспериментальным изучением небольшого числа временных режимов нагружения Линейная теория упругости материалов позволяет решить эту задачу, используя принцип суперпозиции, путем разложения произвольного циклического режима в бесконечную сумму гармонических режимов - ряд Фурье

В работе реализован расчет влияния на сопротивление усталости деталей машин различных видов концентрации (К) напряжений, масштабного фактора (М), качества изготовления детали (U), вида вибронагружений (X), качества используемого материала (Км), которые влияют на величину затрачиваемой энергии при циклическом нагружении ( Щ ) Используя критерии оптимальности, подставив значения затрат, связанных со стоимостью материала, трудоемкостью штамповки (тш), изготовлением (тиз) и термической обработкой (тТ0), отнесенных к ресурсу детали R(t), можно выбрать материал по критерию оптимальности

/(G) = [т3с„ + (г^ + гшт + Tmo)cti ]/R(t) min ,

где т, - масса детали в кг, ст - нормативная стоимость материала, руб /кг, -трудоемкость изготовления, обработки, сf - часовая тарифная ставка рабочего, R( J)r - ресурс детали, кВт ч

Долговечность детали рассматривается с учетом концентраторов напряжений в вероятностном аспекте, имеющем поле рассеяния и подчиняющемся определенным статистическим законам Критерий оптимальности используется отдельно для группы материалов (углеродистые, легированные и высоколегированные стали), т к стоимость этих материалов пропорциональна пределу прочности Оц,.

Экспериментальным путем определяется коэффициент пропорциональности, который равен отношению скорости изменения энергии до начала появления микротрещин J(No) к скорости роста площади петли гистерезиса материала детали после появления микротрещин J(N,) Долговечность детали можно выразить

где - базовое число циклов нагружения Величина ЩМ^ ) в основном зависит от скорости роста микротрещин при циклическом нагружении детали При значе-

вечность детали

На стадии выбора материала для изготовления детали следует использовать энергетические характеристики материалов, то есть явление гистерезиса, на основе которых можно определить условия начала появления микротрещин и скорости их роста при заданной знакопеременной нагрузке Энергетические характеристики материала зависят от твердости поверхности детали, геометрической формы, напряжений и других факторов

Третья глава посвящена методике исследований усталостных повреждений деталей машин, определение ресурса которых проводилось по значениям внутреннего рассеивания энергии Закономерности изменения величины энергии рассматривались на деталях (полуоси, рессоры, крестовины рулевого управления) и валах червячных редукторов, предельное значение нагружения задавали по величине ст, Для проведения испытаний были разработаны 4 специальных стенда, на каждом из которых нагружали при различных амплитудах и напряжениях детали и лабораторные образцы, снимали размеры площади петли гистерезиса Стенд (рис 1) позволяет нагружать детали и образцы на кручение и представляет собой двуплечий рычаг (1), один конец которого опирается через подшипник (2) на кулачок (3) и эксцентрик (4) Второй конец имеет шарнирно соединенную тягу (5), которая через рычаг действует на образец (6) Крутящий момент создается за счет поворота эксцентрика, на валу которого установлен счетчик учета количества циклов (7) С помощью второго кулачка (8), профиль которого изготовлен по спирали Архимеда, производится измерение величины деформации и приложенной силы Стенд (рис 2) предназначен для испытания образцов на изгиб с кручением, использован токарный станок, оборудованный дополнительно приспособлением (1) для консольного нагружения в одной или двух плоскостях при вращении образца (2) и кулачковым механизмом (3) для снятия размеров петли гистерезиса Образец с одной стороны крепится в обой-

Ь Т(М> \

W,J-A к,,)

. j(Kj

, равном единице, энергозатраты характеризуют долго-

ме, закрепляемой в патроне токарного станка, а со второй - к оправке (4) с подшипником качения (5).Стенд (рис. 3) предназначен для испытания червячной нары редуктора (!). Он оснащен электромагнитным тормозом (2), позволяющим задавать различные нагрузочные режимы. Ятя снятия петли гистерезиса использован та неметрический мост (3), а также приспособление для снятия петли гистерезиса (4).

Рис. I. Общий вид стенда для испытании дегалей при кручении

Рис. 2. Общий нил стенда для испытания деталей при изгибе с кручением

Стенд (рис. 4) разработан для испытания параметров автомобильной лебедки, оп состоит из измерительного узла (1), тягового электродвигателя (2) и тягового стального каната с динамометром нагрузки (на рисунке не показан).

Рис. 4. Общин вид стендов для испытания автомобильной лебедки

Для испытания деталей, на которых нагружен ие осуществлялается штоком цилиндра, действующим через шаровой шарнир, использован гидропульсатор.

Таким образом, па основе разработанной методики провели испытания лабораторных образцов, деталей и изделий с нерегулярным режимом ншружения, по результатам которых принимали метод оптимизации по программе оптимального выбора материала.

Проверки на устойчивость решения задач оптимального выбора материала и технологии ее обработки проведены по контрольным примерам.

Четвергам глава посвящена экспериментальному исследованию деталей машин при нерегулярном нагружении описывает результаты усталостных испытаний деталей и лабораторных образцов при постоянных и переменных амплитудах нагружении. Свойства материала оценивали по величине площади петли гистерезиса.

Рис. 3. Обганй вил стендов дли испытания червячной пары редуктора

На рис 5 показано изменение площади петли гистерезиса от количества циклов на-гружения стали 45 при изгибе до а- 0,7 ат

Точки (б, в) петли гистерезиса характеризуют начало появления микротрещин, что при достижении критического уровня рассеянной энергии приводит к усталостному разрушению образца

Рис 5 Изменение площади петли гистерезиса и поверхностной твердости материала в зависимости от количества циклов нагру-жения и разгружения

1 - изменение поверхностной твердости незакаленной стали 45,

2 - изменение площади петли гистерезиса незакаленной стали 45,

3 - изменение поверхностной твердости закаленной стали 45,

4 - изменение площади петли гистерезиса закаленной стали 45

Явление возникновения микротрещин выявлено по изменению площади петли гистерезиса в характерных точках (4,3а, б, в), которые были зафиксированы с помощью электронного микроскопа В критической точке (б) потеря энергии приводит к двойникованию кристаллической решетки, в результате которого часть энергии освобождается (совершает работу по деформированию кристаллической решетки) Это свидетельствует о начале появления микротрещин При этом наблюдается снижение поверхностной твердости Для расчета величина внешней работы, затраченной на деформацию материала, предлагается формула

А.Н=А (т)м(г,9»УмКпр/ 1п ' 1

где ц(г,(р) - масштабный коэффициент, Уи - объем материала, К„р - коэффициент

пропорциональности

Основная часть этой работы затрачивается на разрушение кристаллической решетки, величина работы равна М^ = Кпр /2я, где - величина силы, необходимой для деформации материала, Д 5 - приращение длины

Используя условия равновесия внешней и внутренней работы, было получено выражение- Аг^ц)и(т,<р)УмКПР 5,КПР,

из этого следует- Д5, = ц(т,ср)Агум , учитывая, что ^ » ^ (уравнение тари-ровочной кривой) и Уд, =Аоб1о6, где Ал - площадь поперечного сечения образца; - длина образца Получили АБ, - Аг1о6ц.{т:,(р)¡о

Скорость роста микротрещин за определённое количество циклов рассчитана где 4„ = \(тМт,Ф)У„КПР/2ж;Где и(т>(р) _ масштабнь1й

ДМ, Л'»,

коэффициент, Уи - о&ьем материала, Кпр - коэффициент пропорциональности Скорость роста микротрещин за определённое количество циклов составила

,з

ДЯ л, I

ттг" = тг"ДО-22-.Сравнительные данные по характеристикам циклической

прочности образцов из сталей 45 и 40Х с различными вариантами термической обработки при постоянном режиме нагружения показали, что изменение площади петли гистерезиса до появления микротрещин относительно первоначального цикла составляет 8,3 единиц и после появления микротрещин - 11,1 единиц Экспериментальные значения коэффициента рассеяния энергии на деформацию образцов в сравнении до появления микротрещин и после их появления приблизительно на 30% ниже Скорость роста микротрещин можно найти экспериментально На рис 5 угол наклона кривой изменения площади петли гистерезиса от количества циклов нагружения характеризуют интенсивность изменения микротрещин

Для сравнительной оценки образцов по изменению величины площади петли гистерезиса подвергались испытанию аналогичные материалы с переменной амплитудой нагружения Переменный режим (0,6, 0,4, 0,23 а т нагружения образца осуществляли после появления микротрещин (в точках «б», «в» рис 5)

Результаты испытаний материалов при различных случаях циклического изменения напряжений позволили установить следующее

1 Материалы могут разрушаться при любых напряжениях, значительно меньших предела упругости, и при этом площадь петли гистерезиса изменяется на значительную величину в зависимости от количества циклов нагружения

2 Увеличение переменного напряжения а а уменьшает величину максимального предельного напряжения цикла На рис. 6 приведены результаты испытаний материала сталь 45 при переменной амплитуде напряжений Для сравнительной оценки образцов по изменению величины площади петли гистерезиса подвергались испытанию аналогичные материалы с переменной амплитудой нагружения Переменный режим (0,6, 0,4, 0,2) 3 ст т нагружения образца осуществляли после появления микротрещин (в точках перелома кривых).

100

%

60 40 20

Л

••Ч "ч. л—

м. Тч. с ■V » «.о«*

-я

0 50 100 150 200 250 300 350 Ю3-»-

о1о!2дао!2теетте2

" / кр "

Рис 6 Изменение площади петли гистерезиса в зависимости от количества циклов нагружения

Обработка резанием и абразивная обработка дают следы резца и шлифованного круга (риски и мелкие царапины), которые являются концентраторами напряжений, наличие которых снижает усталостную прочность Экспериментально установлено, что изменение площади петли гистерезиса полированных образцов несколько меньше, чем шлифованных; у образцов, обработанных резцом, больше,

чем у шлифованных Испытания показали значительное повышение скорости роста микротрещин у образцов закаленной стали Значительное снижение роста микротрещин достигается применением обкатки образца роликами, эта технологическая операция полностью устраняет дефекты, возникающие при силовой обработке Каждый участок кривой рассеивания энергии отличается по своим параметрам относительно начала появления микротрещин, табл 1

Таблица 1

Характеристики результатов испытаний стали 45 при различных режимах нагрузки и числе циклов 4,0 106

Характеристика образца Площадь петли гистерезиса до появления микротрещин

0,2[т] 0,4[т] 0.6М 0,8[т]

Затрачено энергии на деформ, Дж/цикл 0,72 10 9 0,9 109 1,56 10"9 1,68 10"9

Коэффициент рассеивания энергии, % 0,509 0,61 0,74 0,9

Угол наклона кривой изменения площади петли гистерезиса, рад/цикл 0,0024 0,0047 0,006 0,008

Скорость роста микротрещин, мм/цикл 0,45-10® 0,56 10'5 0,97 10"5 1,05 10'5

Ресурс ад, кВт ч <106ЫЦ 0,28-10б 0,21-Ю6 0,16 105

Прогнозируемое значение ресурса Щг) <106иц 55,5 106 35 106 20 105

В табл 2 приведены результаты испытаний сталей 45и 40Х с отверстием 6мм, а в табл 3 показаны значения результатов испытаний деталей машин

Таблица 2

Значение эффективных коэффициентов концентрации напряжений для образца из стали 45 и 40х с отверстием диаметром 6 мм

Вид де-форма ции Сталь 45 Сталь 40Х

/(#„), кВт ч/цикл •/(/У„),кВт ч/цикл Кг

сплошной с концентратором сплошной с концентратором

Пульса-цион-ный (кручение) 1,68 10"» 1,42 1СГ9 0,75 0,19 10-' 0,159 Ю-9 0,84

Изгибе враще-нем 2,3 Ю-® 1,58 10"' 0,69 0,21 10"9 0,14 Ю-9 0,66

Определены значения рассеянной энергии на деформацию материала при наличии концентраторов напряжений Эффективный коэффициент концентрации напря-

12 УСД \

жений определен соотношением кг - ——, где ДАГ)Г - затраты энергии на деформацию гладкого образца, 1(Аг)к - затраты энергии на деформацию с концентратором

Таблица 3

Сравнительные результаты испытаний деталей машин

Наименование показателей Значения

вала коробки передач автомобиля УАЗ вала редуктора конст-рукц материалы конструкц материалы

Оптимизация

ДО после ДО после

Марка материала 40Х 20Х Сталь 45 Сталь 30

Скорость изменения остаточной деформации 0,024-10"3 0,036 10"5 0,048 10"5 0,037 105

Логарифмический дискриминант рассеивания энергии 0,0346 10"9 0,0278 10"9 0,689 10"9 0,574 10"9

Прогнозируемый ресурс детали, кВТ ч 125 107 138 107 15 107 17,3 107

Глубина цементации, мкм 0,24 0,24 0,3 0,28

Диаметр минимальный, мм 30 16 25 25

На основе выполненных исследований можно прогнозировать ресурс деталей на стадии проектирования

Такой результат достигается тем, что в процессе изготовления, на финишных операциях вал нагружают знакопеременными напряжениями с заранее определенной в лабораторных условиях частотой и числом циклов нагружения в зависимости от вида материала детали, формы и ее назначения, до прохождения точки перегиба кривых энергозатрат и изменения поверхностной твердости, определенных заранее в лабораторных условиях и зависящих, в свою очередь, от параметров нагружения, что позволяет выявить повреждения на границах зерен материала и образование в зоне концентрации напряжений субмикротрещин, которые устраняются после термомеханического воздействия, что повышает циклическую вязкость валов.

Основные результаты и выводы:

В представленной диссертационной работе рассмотрена возможность использования параметров петель гистерезиса для определения долговечности деталей машин при оптимальном проектировании Обоснована методика усталостных испытаний деталей с различными концентраторами напряжений при нерегулярном на-гружении, по результатам которых можно сделать следующие выводы

1 На основе анализа усталостных повреждений деталей с различными концентраторами напряжений и механическими свойствами материала установлена пропорциональная связь между площадью петли гистерезиса и энергозатратами при различных режимах нагружения

2 Использование петли гистерезиса позволило вьивить начало зарождения микротрещин, скорость их роста в условиях нерегулярных нагружений при напряжении о = (0,2 0,8)ат по углу наклона графика энергозатрат в зависимости от количества циклов нагружения

3 Выполненные теоретические исследования усталостных повреждений деталей машин представлены в вероятностном аспекте с учетом напряженного состояния Описан системный подход к анализу взаимосвязей деталей машин с концентраторами напряжений в виде обобщенной математической модели со случайными нагрузками

4. Разработана методика экспериментальных исследований на усталостную прочность при нерегулярном режиме нагружения деталей с возможностью замера площади петли гистерезиса на гидропульсаторе с программным комплексом и на специальной усталостной машине, для которой были изготовлены приспособления для внецентрового нагружения и устройство для определения площади петли гистерезиса изделий при циклическом нагружении (пат Р Ф «Установка для испытаний материалов на усталость» № 5013512/28)

5. Результаты экспериментальных исследований образцов из незакаленной стали 45 показали, что при а = 0,8сгт и числе циклов нагружения в интервале 104 1,2 104 площади петель гистерезиса уменьшаются, а при этом поверхностная твердость увеличивается в 3,2 раза, при последующем увеличении числа циклов нагружения происходит постепенное возрастание площади и снижение поверхностной твердости до первоначального значения, а разрушение детали происходит при угле

наклона графика более 70 75° При ступенчатом режиме нагружения с амплитудами от 0,6[т] до 0,2[т] удельное значение энергозатрат на деформацию детали снижается в 13,9 раза для стали 40Х. Угол наклона графика изменения площади петли гистерезиса стали 45 при кручении до появления микротрещины при 0,2[г ] составил 0,0024, при 0,4[т] - 0,0047 и 0,6[т] - 0,006 рад/цикл, а для стали 40Х при 0,2[т] составил 0,0012, 0,0027 и 0,0032 рад/цикл соответственно

6 Разработана математическая модель оптимального выбора материала при проектировании деталей (на примере первичного вала коробки передач и лебедки автомобиля УАЗ) Критерий оптимальности - минимум отношения стоимости изготовления к ресурсу В качестве ограничений рассматривались как механические, так и энергетические характеристики материала

7 Сформулированы рекомендации по повышению ресурса деталей на стадии изготовления, включающей термомеханическую обработку и отличающейся от традиционных способов тем, что вначале осуществляется нагружение заготовки знакопеременными напряжениями (с заранее определенными частотами, числом циклов нагружения) до точки перелома графика энергозатрат с последующим термомеханическим или химико-термическим воздействием, что повышает циклическую прочность деталей в 1,5 .1,8 раза

8 Предложена методика прогнозирования долговечности деталей в условиях нерегулярного нагружения Оценка вероятности разрушения определена с доверительной вероятностью 0,9.

Результаты исследований внедрены в производство новых изделий, а также внесены изменения в технологию их изготовления в ряде машиностроительных предприятий

- проведены опытно-промышленные испытания червячного редуктора автомобильной лебедки «СПРУТ» в условиях действующего предприятия ОАО «Ульяновский авторемонтный завод», годовой экономический эффект при этом составил на 100 лебедок 2 тыс рублей,

- применение силоизмерительного устройства для испытания червячных редукторов типа 1Ч-63А, 54-100, 54-125 и 14-160 в ОАО «РЕДУКТОР» г Барыш Ульяновской области обеспечило повышение их ресурса в 1,2 1,4 раза

Внедрение системы АСП «Ресурс» и методики оптимального выбора технологических методов повышения эксплуатационных свойств деталей машин на стадиях проектирования и изготовления при запуске в производство изделий

- «РИТ», «РИТ-В» в НПФ «Элекс» позволило получить годовой экономический эффект в сумме 320 тыс руб /год,

- при оценке ресурса коленчатых валов в ЗАО «Ремсельмаш» экономический эффект составил на 100 деталей 4 тыс руб

Таким образом, поставленные в данной работе задачи решены и цели достигнуты

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Дьяков И Ф Некоторые результаты усталостных испытаний опытных образцов из стали 40Х / И Ф Дьяков, Р M Садриев // Тез докл 30 науч.-техн конф -Ульяновск УлГТУ, 1996 - Ч 2 - С 30-31

2 Дьяков И Ф Определение режимов нагружения подвески с малолистовыми рессорами / И. Ф. Дьяков, Р M Садриев, В И Дьяков // Прикладные задачи механики сб науч тр - Ульяновск УлГТУ, 1998 - С 107 - 109

3 Дьяков И Ф Алгоритмы обработки экспериментальных данных на усталостную долговечность / И. Ф. Дьяков, Р, M Садриев И Тез докл 32 науч -техн конф,19-31янв - Ульяновск УлГТУ, 1998 -Ч 3 - С 31-32

4 Дьяков И Ф Амплитудно-частотные характеристики автомобиля с рессорной подвеской / И, Ф. Дьяков, Р M Садриев, С. Е. Миняков // Вестник Ульяновского государственного технического университета -2002 -№1 -С 21-24

5 Дьяков И Ф Метод суммирования усталостных повреждений с учетом предела выносливости / И Ф Дьяков, Р M Садриев, А. В. Беляков // Автомобиль и техносфера, тр. 3 Международ науч.-практ конф., 17-20 июня - Казань- Казан гос техн ун-т,2003 -С 218-220

6 Дьяков И. Ф Основы оптимального проектирования в автомобилестроении / И Ф Дъяков, Р M Садриев. - Ульяновск. УлГТУ, 2003 - 242 с.

7. Дьяков И. Ф Прогнозирование ресурса деталей автотранспортной техники по энергетическим характеристикам на стадии выбора материала / И Ф Дьяков, Р M Садриев, А В Беляков // Автомобиль и техносфера- тр 3 Международ науч -практ конф , 17-20 июня. - Казань КГТУ, 2003. - С 212 - 217

8 Дьяков И Ф Точечная оценка свойств материала в системе ограничений / И Ф Дьяков, Р М Садриев // Оптимизация транспортных машин сб науч. тр - Ульяновск, 2003 - С 4-14

9 Дьяков И Ф Бортовая диагностика электрооборудования и электронных систем / И Ф Дьяков, В М Петров, Р М Садриев // Современные методы и приборы контроля и диагностики состояния объектов . материалы Международ науч -техн. конф, 20-22 окт - Могилев, 2004 - С 197 - 198

10 Дьяков И Ф Значение бортовой диагностики электронных устройств и систем автомобиля / И Ф Дьяков, Р М Садриев, В М Петров П Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии материалы Всерос науч -техн конф - Тольятти- ТолГТУ, 2004 - С 5 - 8

11 Дьяков И. Ф Прогнозирование ресурса деталей автотрансформаторных средств / И Ф Дьяков, Р М Садриев, В М Петров // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии материалы Всерос науч -техн конф - Тольятти ТолГТУ,2004 -Ч 2 - С 8-12

12. Дьяков И Ф Некоторые тенденции применения электронных устройств и систем в отечественном автомобилестроении / И Ф Дьяков, Р М Садриев // Современные научно-технические проблемы транспорта, материалы 3 Международ науч-техн конф, 20-22 окт-Ульяновск, 2005.-С 45-47

13. Дьяков И Ф. О расчетной модели физического процесса контактной надежности деталей машин / И. Ф. Дьяков, Р М Садриев, А. Н Юртаев // Автомобиль и техносфера • материалы 4 Междунар. науч -практ конф , 14-16 июня -Казань КГТУ, 2005 - С 297 - 299

14 Садриев Р М Условия оптимизации вибронагруженности автомобильной конструкции / Р М Садриев, И Ф Дьяков, В С Анацкий Н Вестник Ульяновского государственного технического университета - 1998 - № 2. - С 5-10.

15 Садриев Р М К вопросу выбора материала при проектировании деталей машин / Р М Садриев И. Ф Дьяков // Исследование оптимальных металлоконструкций и деталей подьемно-транспортных машин Оптимальное проектирование и расчет конструкции * межвуз сб. науч. тр - Саратов, 1992 - Вып 6. -С. 71-74.

16 Садриев Р М Оптимальный выбор материала при проектировании машин / Р М. Садриев, И Ф Дьяков И Межвуз сб науч тр - Саратов1 СГУ, 1993.

17 Садриев Р М Исследование состояния твердого тела при циклическом на-гружении / Р М Садриев, И Ф Дьяков // Повышение эффективности проектирования, испытания и эксплуатации двигателей автомобилей, вездеходных, специальных, строительных и дорожных машин: тез докл Международ науч -техн конф. - Н Новгород НГТУ, 1994

18. Садриев Р М Энергетическая оценка материалов / Р М Садриев, И Ф Дьяков // Проблемы качества и надежности машин тез докл республ науч.-техн конф - Могилев, 1994

19 Садриев Р М. Установка для энергетической оценки материала / Р. М Садриев, И. Ф Дьяков // Внутривуз. 29 конф - Ульяновск.. УлГТУ, 1995

20 Садриев Р. М Исследование состояния твердого тела при нерегулярном на-гружении / Р. М Садриев, И Ф Дьяков // Молодая наука - новому тысячелетию тез докл Международ, науч.-техн конф , 24-26 апр. - Набережные Челны КамПИ, 1996.

21. Садриев Р М Выбор материала при проектировании конструкции с учетом оптимального ресурса / Р М. Садриев, И Ф. Дьяков. - Казань • КГТУ, 1996

22. Садриев Р М Энергия - основа учета ресурса и диагностики автомобиля /

P, M Садриев, И Ф Дьяков // Точность технологических и транспортных систем . сб ст Международ науч.-техн конф, 4-5 июня - Пенза, 1998 - С 73-75

23 Садриев P M Бортовая система автоматического управления режима движения автомобиля / P M Садриев, И Ф Дьяков // Новые технологии управления робототехническими и автотранспортными объектами тр Всерос науч -техн. конф, 27-29 нояб. - Ставрополь СтГТУ, 1996 - С 186-187

24 Садриев Р. М. Обобщенная модель прогнозирования ресурса деталей машин /Р M Садриев, И. Ф Дьяков // Точность и надежность технологических и транспортных систем. Международ науч.-техн конф - Пенза, 1999

25 Садриев P M Приспособление для проведения усталостных испытаний образцов при одновременном изгибе с вращением / P M Садриев, И Ф Дьяков // Тез докл Международ, науч -техн конф - M МАМИ, 1999

26. Садриев P M К методологии динамической компоновки транспортных машин / P M Садриев, И Ф Дьяков // Сб материалов Международ науч -техн конф, 18-20 нояб - Ульяновск • УВАУГА, 1999. - С.49 - 51.

27. Определение ресурса деталей при проектировании автомобилей / И Ф Дьяков, P М. Садриев // Автомобиль и техносфера : тр 2 Международ науч -практ конф., 13-15 июня - Казань, 2001 - С 109 - 111

28. Садриев P M Прогнозирование ресурса деталей автотранспортной техники / P M Садриев, И Ф Дьяков // Оптимизация транспортных машин сб науч тр - Ульяновск УлГТУ, 2002

29 Садриев P M Расчетная модель прочностной надежности детали / P M Садриев, И Ф Дьяков // Вестник Ульяновского государственного технического университета - 2004 - № 4 - С 34-36

30. Садриев P M Критерий долговечности деталей машин в условиях циклического нагружения / Р. М. Садриев, И Ф Дьяков // Вестник машиностроения -2007 - № 6. - С 23-36.

31 Прогнозирование ресурса машин по энергетическим характеристикам на стадии выбора материала и изготовления / Р. М. Садриев, И. Ф Дьяков // Вестник БГТУ им В Г Сухова - 2007 - № 2 - С. 103 - 110.

32 Пат 2044296 Российская Федерация, МПК 6 G 01 N 3/32 Устройство для испытания материалов / Садриев P М., Дьяков И. Ф., Дьяков В. И ; заявитель и патентообладатель Ульян политехи ин-т - № 5013512/28, заявл 08 07 1991, опубл 20.09 1995, Бюл № 26 - 7 с

33 Пат 2284495 Российская Федерация, МПК G 01 M 13/02. Устройство для испытания валов на стадии изготовления / Садриев P M, Дьяков И Ф, Аманку-лов A M, заявитель и патентообладатель Ульян гос техн ун-т -№ 2004135423/28, заявл. 03 12 2004; опубл 27.09.2006, Бюл № 27 - 6 с

34 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007610544 Российская Федерация. Программа «Агеа» / Садриев P. M, Дьяков И Ф, заявитель и обладате "тьян гос техн ун-т. - № 2006614147, заявл 05.12 2006

Соискатель

P М. Садриев Тираж 100 зкз

Заказ №836

Типография УлГТУ 432027, г Ульяновск, ул Северный Венец, 32

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТОВ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ПРОЦЕССЕ УСТАЛОСТИ

1.1. Кинетическая теория механической усталости металлов

1.2. Основные предпосылки расчета сопротивления усталости деталей машин

1.3. Влияние концентраторов напряжения на развитие усталостных трещин

1.4. Энергетический метод исследования сопротивляемости материалов

1.5. Особенности использования статической и динамической петли гистерезиса

1.6. Методы исследования внутреннего трения в металлах

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

2.1. Общие закономерности физики процесса усталостного разрушения деталей машин

2.2. Расчетная модель прочностной надежности деталей машин

2.3. Вере люстно-статистические характеристики при нерегулярном нагружении деталей машин

2.4. Системный метод расчета деталей машин с концентраторами напряжений

2.5. Математическая модель оптимального выбора материала

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

3.1. Подготовка деталей и стендов к испытанию на усталостную прочность

3.2. Тарировка стендов для испытаний лабораторных образцов

3.3. Планирование факторного эксперимента

3.4. Оценка рассеяния результатов испытаний

3.5. Методика стендовых динамических испытаний

3.6. Методика обработки результатов испытания образцов

3.7. Методика отбраковки резко выделяющихся результатов

3.8.Алгоритм расчета оптимального выбора материала

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПРИ

НЕРЕГУЛЯРНОМ НАГРУЖЕНИИ

4.1. Результаты усталостных испытаний деталей с постоянной амплитудой

4.2. Результаты усталостных испытаний деталей с переменной амплитудой ^

4.3. Влияние концентрации напряжений на ресурс детали

4.4. Влияние механической обработки поверхности на усталостную прочность

4.5. Результаты оптимизации параметров деталей машин и прогнозирование ресурса деталей машин

4.6. Разработка рекомендаций и расчет экономической 149 эффективности результатов исследования

На каждом этапе развития машиностроения проблема обеспечения сопротивления деталей машин усталости решалась в рамках текущих потребностей и возможностей техники. Переход к каждому новому этапу проектирования усложнял формулировку проблемы и требовал для ее решения углубленного изучения явления усталости и разработки более совершенных методов обеспечения сопротивления усталости деталей машин. При этом ориентировались на приближенную оценку средней величины предела выносливости материала и выбор геометрических размеров опасных сечений деталей.

На современном этапе развития машиностроения проблема обеспечения сопротивления деталей машин требует более глубокого изучения процессов усталости. Развитие ряда новых отраслей машиностроения вызвало необходимость создания легких и малогабаритных высоконагруженных деталей с нарушением принципа обеспечения неограниченного ресурса и заменой его принципом обеспечения необходимого ресурса. Рост машиностроения и связанный с ним рост расхода металла требует необходимости экономии металла, ужесточение требований к весовым и геометрическим параметрам всех видов деталей машин.

Известно, что рассеяние механических характеристик прочности деталей и случайный характер их нагружения в эксплуатации могут быть причиной нарушения принципа обеспечения неограниченного ресурса и непредвиденных простоев, а также непредусмотренных затрат на восстановление работоспособности машин. Поэтому в настоящее время доминирующим стал принцип обеспечения необходимого ресурса деталей с установленной вероятностью неразрушения, т. е. обеспечение необходимой и экономически целесообразной долговечности периодически нагруженных деталей.

Обеспечение сопротивления деталей машин усталости в настоящее время проводится в два этапа. На первом этапе конструкция деталей определяется путем проектных расчетов, на втором - дорабатывается по результатам испытаний. Как показывает опыт работы, при проектных расчетах не обеспечивается требуемая точность оценок ресурса деталей с заданной вероятностью нагружения. Причинами недостаточной точности оценок являются существенное рассеивания среднего значения и квадратичного отклонения предела выносливости деталей и образцов материала, а также ошибки, обусловленные использованием принятых гипотез суммирования накопленной энергии в материале при регулярном и нерегулярном циклических нагруже-ниях.

Анализ имеющейся информации позволяет сделать вывод о возможности разработки новых методов оценки долговечности деталей машин с требуемой точностью для условий переменного нагружения по характеристикам сопротивления их усталости, полученным при регулярном нагружении.

Требования к долговечности деталей машин вытекают из условий на-гружения. Нагрузки определяются исходя из условий эксплуатации. Эти нагрузки складываются из различных факторов. По нагрузкам всего спектра (включая и экстремальные) определяются величины эквивалентных нагрузок по условиям повреждаемости. Долговечность конструкции при проектировании определяется расчетом под действием нагрузок с использованием кривых усталости для данного материала с учетом необходимой вероятности безотказной работы. Для обеспечения надежной эксплуатации деталей машин по условиям живучести должны быть удовлетворены требования к длительности роста усталостной микротрещины и к остаточной прочности конструкции.

Несмотря на своеобразие приемов и методов исследования в обеспечении прочности деталей в каждой области - статической прочности, сопротивления усталости и живучести, можно привести и общее для них положение: прочностные свойства и надежность конструкции, которые могут определяться через площадь петли гистерезиса - нормативно задаваемые внешние условия нагружения (внешние воздействия). При расчете прочности деталей машин сопоставляют площади петли гистерезиса вновь изготовляемой конструкции (детали) и соответствующие площади после длительного циклического нагружения, что может быть выражено в форме простых неравенств. Решение указанных задач в каждой области может быть выполнено в детерминистической и вероятностной постановках. В качестве основного подхода к расчетам прочности в нашей стране и за рубежом принят детерминистический подход.

Особую актуальность в настоящее время приобретают вероятностные методы расчета на прочность, позволяющие учесть случайные вариации характеристик прочности и нагрузок и найти вероятность безотказной работы, являющуюся основным показателем надежности деталей машин.

Однако какой бы метод ни использовали, в основе их лежит оптимальный выбор материала по механическим и энергетическим свойствам.

Задача оптимального выбора материала является составной частью общей задачи проектирования деталей машин. Решение любой задачи оптимизации возможно при наличии критерия и ограничений. Усталостная прочность - одно из основных условий работоспособности деталей машин и машиностроительных конструкций. Большинство аварийных отказов машин происходит из-за усталостных поломок.

Характеристики циклической прочности деталей машин исследованы достаточно широко [13, 18, 29, 30, 33, 51, 66]. Однако начало появления микротрещин при циклическом нагружении детали и скорость их роста изучены недостаточно полно, что приводит к увеличению металлоемкости конструкций машин. Один из путей снижения металлоемкости - уточнение расчета деталей машин на усталостную прочность при переменном режиме нагружения.

Исследования по проблеме прочности деталей ведутся более 50 лет, где большой вклад в изучении несущей способности деталей машин при нестационарном нагружении внесли Болонтин В. В., Кочаев В. П., Решетов Д. Н. Чатынян Р. М. и др.

Результаты классических испытаний на усталость недостаточны для решения всех вопросов прочности при случайных воздействиях, перегрузках и ударных нагрузках. Возможности могут быть значительно расширены в случае разработки нового метода контроля циклической прочности на основе регистрации площади петли гистерезиса, характеризующей внутренние накопления энергии в материале.

К весьма актуальным направлениям исследования сопротивления усталости деталей машин следует отнести две взаимосвязанные проблемы:

- внутреннее накопление энергии в материалах при нерегулярных режимах на-гружения как основная характеристика роста микротрещин, необходимая для обоснования и уточнения расчетов:

- сопротивление усталости при переменных амплитудах в условиях больших чисел циклов нагружений.

Решение этих проблем направлено на уточнение расчетов деталей машин при нерегулярном режиме нагружения, которые определяют актуальность исследований в данном направлении.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является совершенствование прогнозирования долговечности деталей машин на основе анализа изменения площадей петель гистерезиса. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Анализ вероятностно-статистических характеристик накопления повреждений деталей машин при нерегулярном нагружении.

2. Уточнение влияния различных концентраторов напряжений на развитие усталостных трещин в материале при циклическом нагружении.

3. Определение начала появления микротрещин и скорости их роста в зависимости от количества циклов при регулярном и нерегулярном режимах нагружения.

4. Составление математической модели оптимального выбора материала при проектировании деталей с концентраторами напряжений.

5. Разработка рекомендаций по повышению долговечности деталей машин на стадии изготовления технологическими методами и методики ее прогнозирования.

Объект исследования - Объектом исследования является процесс зарождения и развитие микротрещин в деталях машин при циклическом нагружении и разгружении, а также влияние технологии изготовления ее их развитие.

Методика исследования. В работе использованы теории множеств и графов, законы изменения напряженного состояния деталей согласно принципу виртуальных перемещений от внешних и внутренних сил, элементы теории оптимизации, метод стендовых ресурсных испытаний лабораторных образцов и деталей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель долговечности деталей машин, включающая физические процессы при нерегулярном нагружении с учетом концентраторов напряжений.

2. Уточнен энергетический метод определения долговечности деталей по изменению площади петли гистерезиса при нерегулярном циклическом нагружении.

3. Впервые проведено комплексное исследование критерия оптимальности при выборе материала - отношения стоимости изготовления к долговечности, сформирована система ограничений по механическим и энергетическим его свойствам на стадии проектирования.

4. Предложен способ повышения ресурса деталей на стадии изготовления путем технологического воздействием после проведения циклического на-гружения и разработана методика прогнозирования.

Практическая ценность. Результаты оптимального выбора материала с учетом ограничений по механическим и энергетическим свойствам на стадии проектирования используются в НПФ «Элекс» г. Ульяновск, разработанные пакеты программ расчета площади петли гистерезиса и энергозатрат деталей при нерегулярном нагружении используются в опытно-конструкторской практике ОАО «Ульяновский авторемонтный завод», ОАО «РЕДУКТОР», г. Барыш Ульяновской области. Предложенный способ повышения ресурса деталей на стадии изготовления путем технологического воздействия после проведения циклического нагружения детали используется в ЗАО «Ремсель-маш». Результаты работы также могут быть использованы при разработке конструктивных и технологических мер повышения эксплуатационной надежности элементов конструкции машин на стадии изготовления, при создании промышленных и лабораторных установок, позволяющих проводить ресурсные испытания деталей и лабораторных образцов при нерегулярном режиме нагружении.

Достоверность результатов обеспечивается:

- применением в процессе вывода расчетных зависимостей фундаментальных физических и математических понятий и методов;

- корректными измерениями с использованием высокоточных приборов;

- экспериментально проверенными положениями диссертации.

В первой главе рассмотрен анализ закономерностей усталостных повреждений металлов с точки зрения кинетической теории. Анализ процессов усталости деталей показал, что у всех деталей период до появления микротрещин различен. Был проведен поиск обобщенных критериев усталостных повреждений, на базе которых были разработаны основы кинетической теории механической усталости машин. Приведены основные предпосылки расчета усталости деталей машин, а также влияние концентраторов напряжений на развитие усталостных трещин. Рассмотрен энергетический метод исследования сопротивляемости материала, основным недостатком которого является ограниченность информации о появлении микротрещин и скорости их роста при нерегулярном нагружении, а также особенности использования статической и динамической петли гистерезиса. Освещены существующие методы исследования внутреннего трения металлов и основные его характеристики.

Во второй главе выполнено теоретическое исследование усталостных повреждений деталей машин, дана обобщенная оценка различных этапов испытаний деталей машин в вероятностном аспекте с учетом напряженного состояния рассматриваемой точки, которое описано тензором напряжений.

Линейная теория упругости материалов позволила решить задачу, используя принцип суперпозиции путем разложения произвольного циклического режима нагружения в бесконечную сумму гармонических режимов -ряд Фурье. Приведена математическая модель оптимизации на стадии проектирования, включающая критерий оптимальности, ограничения и граничные условия. Рассмотрен вопрос прогнозирования ресурса деталей машин с учетом степени повреждаемости деталей. Описан системный метод расчета деталей машин с концентраторами напряжений, влияющими на ресурс детали. Взаимные связи между различными концентраторами представлены в виде обобщенной модели, состоящей из отдельных вершин. Связи между вершинами графа рассмотрены как отдельные суграфы. Операторы связи вершин представлены в простейших случаях неравенствами и алгебраическими уравнениями с учетом случайных нагрузок.

В третьей главе дана методика экспериментальных исследований. Описана последовательность подготовки объектов к испытаниям на усталостную прочность при нерегулярном режиме нагруженная. Дана методика для нерегулярного нагружения деталей с возможностью замера площади петли гистерезиса на гидропульсаторе с программным комплексом «БРАС» и специальной усталостной машине, для которой были изготовлены приспособления для внецентрового нагружения и устройство для определения петли гистерезиса деталей червячного редуктора при циклическом нагружении. Изложено описание измерительной аппаратуры для измерения виброускорений с электрическими преобразователями, обеспечивающими автоматическую обработку результатов измерения с получением на выходе среднеквадратических значений виброускорений в октавных полосах частот, которые использованы при выборе режимов нагружения в лабораторных условиях.

В четвертой главе представлены результаты экспериментального исследования объектов с различными механическими свойствами. Показаны изменения площади петли гистерезиса в зависимости от количества циклов нагружения. Усталостные испытания позволили получить закономерности распространения микротрещин, определить начало появления структурных изменений и влияние концентраторов напряжений и различных видов обработки на ресурс исследуемых объектов.

Основные положения, выносимые на защиту.

Практическая ценность работы заключается в повышении ресурса деталей машин с учетом концентрации напряжений, а также в разработке конструктивных и технологических мер, повышении эксплуатационной надежности элементов конструкции машин на стадии изготовления, создании лабораторных установок, позволяющие проводить ресурсные испытания лабораторных образцов и деталей при нерегулярном режимах нагружения, методике прогнозирования ресурса деталей в условиях нерегулярного нагружения.

Реализация и внедрение результатов. Результаты исследований внедрены на ОАО «Ульяновский авторемонтный завод», ОАО «РЕДУКТОР» г. Барыш Ульяновской области, НПФ «Элекс» г. Ульяновск, ЗАО «Ремсель-маш».

Апробация работы. Содержание работы докладывалось и обсуждалось на следующих конференциях:

Международных: Международная НТК "Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов", г. Могилев, 2004 г.; Международн. НТК, "Повышение эффективности проектирования, испытан, и эксплуатации двиг., автом., вездеходных, спец. строит, и дорожн. машин", г. Н. Новгород, 1994 г.; НГТУ, на международн. НТК "Молодая наука - новому тысячелетию", КамПИ г. Набережн. Челны, 1996 г.; Международная НТК "Точность и надежность технологических и транспортных систем", г. Пенза, 1999 г.; международн. НТК МАМИ, г. Москва, 1999 г.; IX Международная НТК, "Современные тенденции развития транспорта, маши-но-строения и материалов", г. Пенза, 2004 г.; 2 межд. конф. "Автомобили и техносфера" г. Казань, 2001 г.; 1 международн. конф. Центр Академии транспорта, УлГТУ , г. Ульяновск, 1999 г.; Международная НТК, Академия транспорта РФ, "Точность технолог, и транспортных систем", Пенза, 1998 г.

Российских: НТК, г. С. - Петербург, 1996 г.; НТК "Динамика и прочность исполнительных механизмов" г. Астрахань, 2002 г.; Республиканская НТК, "Проблемы качества и надежности машин", г. Могилев. 1994 г.; Всероссийская НТК "Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии", г. Тольятти, 2004 г.

Результаты неоднократно докладывались на конференциях Ульяновского Государственного Технического Университета: 29 конференция, УлГТУ, 1995 г, 28 конференция. УлГТУ, и другие.

Личный вклад автора в работу. Автором разработаны математические модели оптимального выбора материала и прогнозирования долговечности деталей на основе анализа петель гистерезиса, методы экспериментального исследования, учтены влияния различных видов концентраторов напряжений на ресурс. Разработана и внедрена технология повышения долговечности деталей машин на стадии изготовления.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 34 работы включая два патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 166 страниц машинописного текста, в том числе 19 таблиц, 49 рисунков, списка литературы и приложений. Список литературы включает 101 наименовани. В приложении представлены 4 акта о внедрении результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В представленной диссертационной работе рассмотрена возможность применения свойств изменения петель гистерезиса для определения долговечности деталей машин при оптимальном проектировании. Обоснована математическая модель усталостных испытаний деталей с различными концентраторами напряжений при нерегулярном нагружении, по результатам которых можно сделать следующие выводы:

1 На основе анализа усталостных повреждений деталей с различными концентраторами напряжений и механическими свойствами материала, установлена пропорциональная связь между площадью петли гистерезиса и энергозатратами при различных режимах нагружения.

2. Использование петли гистерезиса позволило выявить начало зарождения микротрещин, скорость их роста при нерегулярном нагружении ат 0,2.0.8) по углу наклона кривой энергозатрат от количества циклов нагружения, по характеру изменения которого можно производить прогнозирование ресурса деталей.

3. Выполненные теоретические исследования усталостных повреждений деталей машин представлены в вероятностном аспекте с учетом напряженного состояния. Описан системный подход к анализу взаимосвязей деталей машин с концентраторами напряжений в виде обобщенной математической модели, со случайными нагрузками.

4. Результаты экспериментальных исследований образцов из незакаленной стали 45 при нагрузке 0.8о-т показали уменьшение площади петли гистерезиса при 10-Ю3 .12-Ю3 циклов нагружения, при этом поверхностная твердость увеличивается в 3,2 раза; при последующем увеличении числа циклов нагружения происходит постепенное возрастание площади и асимтотическое снижение поверхностной твердости до первоначального значения, а при угле наклона графика до 70°.75°, происходит разрушение материала,

При ступенчатом режиме нагружения с амплитудами 0,6[т]; 0,4[т]; 0,2[т] удельное значение энергозатрат на деформацию снижается в 13,9 раза для стали 40Х. Угол наклона графика изменения площади петли гистерезиса стали 45 при кручении до появления микротрещины при 0,2[г] составил 0,0024; при 0,4[т] - 0,0047 и 0,6[т] - 0,006 рад/цикл, а для стали 40Х при 0,2[т] составил 0,0012, 0,0027 и 0,0032 рад/цикл соответственно.

5. Разработана математическая модель оптимального выбора материала при проектировании деталей (на примере первичного вала-коробки передач и лебедки автомобиля УАЗ). Критерий оптимальности - оптимум отношения стоимости изготовления к ресурсу. В качестве ограничений рассматривались как механические, так и энергетические характеристики материала.

6. Разработана методика экспериментальных исследований на усталостную прочность при нерегулярном режиме нагружения деталей с возможностью замера площади петли гистерезиса на гидропульсаторе с программным комплексом и на специальной усталостной машине, для которой были изготовлены приспособления для внецентрового нагружения и устройство для определения петли гистерезиса изделий при циклическом нагружении. (а.с. «Установка для испытаний материалов на усталость» № 5013512/28)

7. Сформулированы рекомендации по повышению ресурса деталей на стадии изготовления, (включающей термомеханическую и химикотермиче-скую обработку), отличающиеся от традиционных способов тем, что вначале осуществляется нагружение заготовки знакопеременными напряжениями (с заранее определенными частотами, числом циклов нагружения) до точки перелома графика энергозатрат с последующим термомеханическим или химико-термическим воздействием, что повышает циклическую прочность деталей в 1,5.1,8 раза.

8. Предложена методика прогнозирования ресурса деталей в условиях нерегулярного нагружения. Оценка вероятности разрушения определена с доверительной вероятностью 0,9.

Результаты исследований внедрены в производство новых изделий, а также внесены изменения в технологию их изготовления в ряде машиностроительных предприятий:

- проведены опытно-промышленные испытания червячного редуктора автомобильной лебедки «СПРУТ» в условиях действующего предприятия ОАО «Ульяновский авторемонтный завод», годовой экономический эффект при этом составил на 100 лебедок 2 тыс. рублей;

- применение силоизмерительного устройства для испытания червячных редукторов типа 1Ч-63А, 54-100, 54-125 и 14-160 в ОАО «РЕДУКТОР» г. Барыш Ульяновской области обеспечило повышение их ресурса в 1,2. 1,4 раза.

Внедрение системы АСП «Ресурс» и методики оптимального выбора технологических методов повышения эксплуатационных свойств деталей машин на стадиях проектирования и изготовления при запуске в производство изделий:

- «РИТ», «РИТ-В» в НПФ «Элекс» позволило получить годовой экономический эффект в сумме 320 тыс. руб./год;

- при оценке ресурса коленчатых валов в ЗАО «Ремсельмаш» экономический эффект составил на 100 деталей 4 тыс. руб.

Таким образом, поставленные в данной работе задачи решены и цели достигнуты.

1. Андреев А. А. Расчет деталей машин при сложном напряженном состоянии / А. А. Андреев. - М.: Машиностроение, 1981- 216 е., ил.

2. Березин А. В. Влияние повреждений на деформационные и прочностные характеристики твердых тел / А. В. Березин. -М. : Наука, 1990. 135 с.

3. Биргер И. А. Расчет на прочность деталей машин : Справочник / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. -М. : Машиностроение, 1979. 702 с.

4. Вагапов Р.Д. Вероятностно детерминистская механика усталости / Р. Д. Вагапов. -М. : Наука, 2003. - 254 с.

5. Вуд У. А. Некоторые результаты исследования природы усталости металлов. Усталость и выносливость металлов / У. А. Вуд. М. :1963. - С.61-81.

6. ГОСТ 25.502-79. Метод механических испытаний. Методы испытаний на усталость. -М. : Издательство стандартов, 1986. 32 с.

7. ГОСТ 3565-80 Метод испытания на кручение. М. : Издательство стандартов, 1981.

8. ГОСТ 29285-92 Редукторы и мотор-редукторы. Общие требования к испытаниям. -М.: Издательство стандартов, 1993.

9. ГОСТ 1419-80 Методы испытаний на изгиб. М. : Издательство стандартов, 1981.

10. Граф М. Э. О методике определения нижней границы повреждающих напряжений / М. Э. Граф, В. Э. Павловский. // Заводская лаборатория. 1967. - №3. - С. 349-352.

11. И. Граф М. Э. Роль низких напряжений спектра в развитии усталостного разрушения / М.Э.Граф и др. // Прочность материалов и конструкций. Киев: Наукова думка, 1975. - С. 55-65.

12. Граф М. Э. Развитие усталостных трещин в материалах и конструкциях / М. Э. Граф. Киев: Наукова думка, 1980. - 151 с.

13. Дьяков И. Ф. Определение режимов нагружения подвески с малолистовыми рессорами / И. Ф. Дьяков, Р. М. Садриев, В. И. Дьяков // Прикладные задачи механики: сб. науч. тр. Ульяновск : УлГТУ, 1998. - С. 107 - 109.

14. Дьяков И. Ф. Алгоритмы обработки экспериментальных данных на усталостную долговечность / И. Ф. Дьяков, Р. М. Садриев // Тез. докл. 32 науч.-техн. конф.,19-31янв. Ульяновск : УлГТУ, 1998. - Ч. 3. - С. 31 - 32.

15. Дьяков И. Ф. Амплитудно-частотные характеристики автомобиля с рессорной подвеской / И. Ф. Дьяков, Р. М. Садриев, С. Е. Миняков // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2002. - № 1. - С. 21 -24.

16. Дьяков И. Ф. Основы оптимального проектирования в автомобилестроении / И.Ф. Дъяков, P.M. Садриев. Ульяновск: УлГТУ, 2003. - 242 с.

17. Дьяков И. Ф. Точечная оценка свойств материала в системе ограничений / И. Ф. Дьяков, Р. М. Садриев // Оптимизация транспортных машин : сб. науч. тр. Ульяновск, 2003. - С. 4 - 14.

18. Дьяков И. Ф. О расчетной модели физического процесса контактной надежности деталей машин / И. Ф. Дьяков, Р. М. Садриев, А. Н. Юртаев // Автомобиль и техносфера : материалы 4 Междунар. науч.-практ. конф., 14-16 июня. -Казань : КГТУ, 2005. С. 297 - 299.

19. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел / Т. Екобори. М. - Металлургиздат, 1971. - 226 с.

20. Иванов В. С. Усталостные разрушения металлов / В. С. Иванов. М. : Машиностроение, 1963. - 258 с.

21. Иванов В. С. Природа усталости металлов / В. С. Иванов, В. Ф. Тереньтев. -М.: Металлургия, 1975. 456 с.

22. Карпенко Г. В. Влияние механической обработки на прочность и выносливость стали / Г. В. Карпенко. Москва-Киев.: Машиностроение, 1959. - 186 с.

23. Карпенко Г. В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов / Г.В. Карпенко. Киев : Наукова думка, 1976. - 127с.

24. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В. П. Когаев. М.: Машиностроение, 1977.

25. Коноволов JI. В. Суммирование усталостных повреждений при спектре с пиковыми перегрузками / JI. В. Коноволов // Машиноведение 1969 - №4 - С.74.85.

26. Кордонский X. Б. Приложение теории вероятностей в инженерном деле / X. Б. Кордонский. -М.: Физматгиз, 1963. -435 с.

27. Котгрел А. X. Теоретические аспекты процесса разрушения / А. Л. Коттрел // Атомный механизм разрушения. М.: Металлургиздат, 1963. - С. 30-38.

28. Кручинин В. В. Изучение скорости распространения усталостных трещин по замерам прогиба образца / В. В. Кручинин, Ю. Д. Сафронов // Прочность металлов при циклических нагрузках. М.: Наука, 1967. - С. 107-113.

29. Кугель Р. В. О натурных испытаниях долговечности деталей машин / Р.В. Кугель. М.: Машиностроение, 1970. - 84 с.

30. Маньковский В. А. Единая кривая длительной прочности конструкционных материалов и ее приложения / В. А. Маньковский, В. Т Сапунов // Заводская лабаратория. Диагностика материалов. 2004. - №12. - С. 39-45.

31. Маркочев В. М. Методика оценки скорости развития трещин и получения заданного напряжения при повторном нагружении / В. М. Маркочев, Б. А. Дроздов-ский // Заводская лаборатория. 1965. - Т. 31, №1. - С. 345-349.

32. Нотт Дж. Основы механики разрушения / Дж. Нотг. М.: Металлургия, 1973. -256 с.

33. Макивили А. Д. Методы определения скорости распространения трещин усталости / А. Д. Макивили // Усталость и выносливость металлов. М. : Иностранная литература, 1963. - С. 203-211.

34. Одинг И. А. Структурные признаки усталости металлов как средство установления причин аварий машин / И. А. Одинг. М. : Издательство АН СССР, 1949.-150 с.

35. Одинг И. А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов / И. А. Одинг. -М. : Машгиз, 1962. 260 с.

36. Одинг И. А. К теории разрушения металлов при циклическом нагружении / И. А. Одинг // Металловедение и обработка металлов. 1955. - №2. - С. 4-8. Приложения. М.: Наука и техника, 1973. - 203 с.

37. Пархиловский И. Г. Автомобильные листовые рессоры / И. Г. Пархиловский. -М.: Машиностроение, 1978. 227 с.

38. Пачурин Г. В. Усталостное разрушение металлов / Г. В. Пачурин, К. Г. Пачу-рин // Технология металлов. 2005. - №5. С. 7-11.

39. Пачурин Г. В., Гуслякова Г. П. Оптимизация режимов технологической обработки с целью повышения сопротивления коррозионно-усталостному разрушению металлических материалов / Г. В. Пачурин, Г. П. Гуслякова. Н. Новгород: ВСНТО МАШпром, 1991. - 72 с.

40. Перис П. Эрдоган Д. Критический анализ законов распространения трещин / П. Перис, Д. Эрдоган // Техническая механика. 1963. - №4. - С. 60-68.

41. Писаренко Т. С. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряженном состоянии. / Т. С. Писаренко, А. А. Лебедев. Киев : Наукова думка, 1969. - 211 с.

42. Писаренко Т. С. Справочник по сопротивлению материалов / Т. С. Писаренко,

43. Садриев Р. М. Условия оптимизации вибронагруженности автомобильной конструкции / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков, В. С. Анацкий // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 1998. - № 2. - С. 5 - 10.

44. Садриев Р. М. Оптимальный выбор материала при проектировании машин / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Межвуз. сб. науч. тр. Саратов: СГУ, 1993.

45. Садриев Р. М. Энергетическая оценка материалов / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Проблемы качества и надежности машин: тез. докл. республ. науч.-техн. конф. Могилев, 1994.

46. Садриев Р. М. Установка для энергетической оценки материала / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Внутривуз. 29 конф. Ульяновск.: УлГТУ, 1995.

47. Садриев Р. М. Исследование состояния твердого тела при нерегулярном на-гружении / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Молодая наука новому тысячелетию : тез. докл. Международ, науч.-техн. конф., 24-26 апр. - Набережные Челны: КамПИ, 1996.

48. Садриев Р. М. Выбор материала при проектировании конструкции с учетом оптимального ресурса / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков. Казань : КГТУ, 1996.

49. Садриев Р. М. Энергия основа учета ресурса и диагностики автомобиля / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Точность технологических и транспортных систем : сб. ст. Международ, науч.-техн. конф., 4-5 июня. - Пенза, 1998. - С. 73 -75.

50. Садриев Р. М. Обобщенная модель прогнозирования ресурса деталей машин / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Точность и надежность технологических и транспортных систем: Международ, науч.-техн. конф. Пенза, 1999.

51. Садриев Р. М. Приспособление для проведения усталостных испытаний образцов при одновременном изгибе с вращением / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Тез. докл. Международ, науч.-техн. конф. -М.: МАМИ, 1999.

52. Садриев Р. М. К методологии динамической компоновки транспортных машин / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Сб. материалов Международ, науч.-техн.конф., 18-20 нояб. Ульяновск : УВАУГА, 1999. - С.49 - 51.

53. Определение ресурса деталей при проектировании автомобилей / И. Ф. Дьяков, Р. М. Садриев // Автомобиль и техносфера : тр. 2 Международ, науч.-практ. конф., 13-15 июня.-Казань,2001.-С. 109-111.

54. Садриев Р. М. Прогнозирование ресурса деталей автотранспортной техники / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Оптимизация транспортных машин : сб. науч. тр. Ульяновск: УлГТУ, 2002.

55. Садриев Р. М. Расчетная модель прочностной надежности детали / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2004. - № 4. - С. 34 - 36.

56. Садриев Р. М. Критерий долговечности деталей машин в условиях циклического нагружения./ Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Известия вузов. Машиностроения. 2007. - № 6. - С. 23 -36.

57. Прогнозирование ресурса машин по энергетическим характеристикам на стадии выбора материала и изготовления. / Р. М. Садриев, И. Ф. Дьяков // Вестник БГТУ им. В. Г. Сухова. 2007. - № 2. - С. 103 - 110.

58. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. 2007610544 Российская Федерация. Программа «Агеа» / Садриев Р. М., Дьяков И. Ф.; заявитель и обладатель свидетельства Ульян, гос. техн. ун-т. № 2006614147; заявл.

59. Серенсен C.B. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению / С. В. Серенсен. М. : Атомиздат, 1975. -192 с.

60. Степнов M. Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. -М. : Машиностроение, 1972.-232 с.

61. Терентьев В. Ф. К вопросу о пределе выносливости металлических материалов / Терентьев В. Ф.// Металловедение и термическая обработка металлов, 2004. №6. -С. 22-28.

62. Трощенко В. Т. и др. Механическое поведение материалов при различных видах нагружения / В. Т. Трощенко, А. А. Лебедев, В. А. Стрижайло и др. Киев : Логос, 2000.-571 с.

63. Форрест П. Усталость металлов / П. Форрест. М. : Машиностроение, 1968. -352 с.

64. Усик Г. В. Методы испытаний металлов и деталей машин на выносливость. / Г. В. Усик. -М.-Л. : Издательство АН СССР, 1948. 264 с.

65. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов Ч. 2 / Я. Б. Фридман. -М. : Машиностроение, 1974. 368 с.

66. Фрост H. Е. Экспериментальное изучение закономерностей развития трещинусталости / Н. Е. Фрост, Д. Ж. Хэдден, И. Е. Филипс // Усталость и выносливость металлов. М., 1963. - С. 212-226.

67. Хейвуд Р. Б. Проектирование с учетом усталости / Р. Б. Хейвуд. М.: Машиностроение, 1969. -504 с.

68. Хемпель М. Полосы сдвига, двойникование и процессы выпадения частиц при переменных нагрузках / М. Хемпель // Усталость и выносливость металлов. М. : Иностранная литература, 1963. - С 30-60.

69. Чатынян Р. М. Усталостная прочность деталей машин при длительной работе с режимами нагружений / Р. М. Чатырян // Вестник машиностроения. 1976. -№8, С. 44—46.

70. Черемской П. Г. Поры в твердом теле / П. Г. Черемской, В. В. Слезов, В. И. Бетехтин. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 376 с.

71. Школьник JI. М. Скорость роста трещин и живучесть металлов / JI. М. Школьник. -М.: Металлургия, 1973.-215 с.

72. Школьник JI. М. Методика усталостных испытаний / JL М. Школьник. -М.: Металлургия, 1978.-302 с.

73. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. Ч. 2 / Я. Б. Фридман. -М.: Машиностроение. 1974. - 368 с.

74. Школьник JI. М. Скорость роста трещин и живучесть металлов / JL М. Школьник. -М.: Металлургия, 1973.-215 с.

75. Школьник JL М. Методика усталостных испытаний / JL М. Школьник. -М.: Металлургия, 1978. 302 с.

76. Abe Т., Furuya Y., Matsuoka S. Gigacycle fatique properties of 1800 MPa class sprinq steels // Fatique and Fract. Enq / Mater. And Struct. 2004. V.27, №2.-P. 159-167.

77. Basstein G. Technology behind Cylkro Face Gears and their Applications / G. Basstein // International Journal of Gearing and Transmissions. N 3. 2000. -P. 53-62.

78. Furuya Y., Matsuoka S., Abe T. e. a. Effect of Freguency on Giga-Cycle Fatigue Properties for low temperature tempered SNCM 439 Steel // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. 2002. V.68, №667. P. 477^183.

79. Landvogt A., Mandt D. Face Gearrs an interesting alternative for specical applications calculation, production and use // 4 th World Congress on Power Transmission. Vol. 1. 1999. - P. 823-835.

80. Frost N. E., Dugdale D. E. Teh propagation of fatigue crack in sheet

81. Limodin N., Verreman Y., Tarfa T. N. Axial fatigue a gas-nitrided quenched and tempered AISI 4140 steel: effect pf nitriding depth // Fatigue and Fract. Eng. Mater, and Struct. 2003. V. 26, № 9. P. 811-820.

82. Lukas P., Kunz L. Specific features of high cycle and ultrahigh cycle fatigue //

83. Proceedings of the International Conference on "Fatigue in the Very High Cycle Regime". 2-4 July, 2001. Vienna, Austria. Institute of Meterology and Physics Austria, 200l.P. 23-32.

84. Paris P. C. The fracture mechanics approadi to fatigue. Fatigue aninterdisuplinaiy approach. Syracuse University Press, 1964, p. 107-127.

85. Zhang, H., Sun J. Change in density of a-Fe during healing of internal fatigue microcracks under annealing // Acta metallurgica. 2003. V. 39, №4. P. 351-354.

86. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

87. УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ1. УНИВЕРСИТЕТ1. На правах р^1. УДК 531.781.21. Садриев Роберт Мансурович

88. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОЩЕДЕЙ ПЕТЕЛЬ1. ГИСТЕРЕЗИСАи

89. Специальность 05.02.02 -Машиноведение, системы приводов и деталей машин

90. ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ'УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

91. Научный руководитель д.т.н., профессор И.Ф. Дьяков