ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.

ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.

ГОСТ 25.502-79

Группа В09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Расчеты и испытания на прочность в машиностроении

МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ

Методы испытаний на усталость

Strength analysis and testing in machine building. Methods of metals mechanical testing. Methods of fatigue testing

МКС 77.040.10

ОКП 00 2500

Дата введения 1981-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 ноября 1979 г. N 4146 дата введения установлена 01.01.81

Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)

ВЗАМЕН ГОСТ 23026-78 и ГОСТ 2860-65 в части пп.6.1 и 6.2

ИЗДАНИЕ с Изменением N 1, утвержденным в декабре 1985 г. (ИУС 3-86).

Настоящий стандарт устанавливает методы испытаний образцов металлов и сплавов на усталость:

при растяжении - сжатии, изгибе и кручении;

при симметричных и асимметричных циклах напряжениий или деформаций, изменяющихся по простому периодическому закону с постоянными параметрами;

при наличии и отсутствии концентрации напряжений;

при нормальной, повышенной и пониженной температурах;

при наличии или отсутствии агрессивной среды;

в много- и малоцикловой упругой и упругопластической области.

Термины, определения и обозначения, применяемые в стандарте, - по ГОСТ 23207-78.

Стандарт разработан с учетом рекомендации ИСО Р 373 и рекомендации СЭВ PC 36-63.

Стандарт не устанавливает специальные методы испытаний образцов, используемые при отработке прочности высоконапряженных конструкций.

Разделы 2-4 стандарта и приложения могут быть использованы для испытаний на усталость элементов машин и конструкций.

1. МЕТОДЫ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1. Испытание металлов на усталость проводят на гладких образцах круглого сечения типов I (черт.1, табл.1) и II (черт.2, табл.2), а также прямоугольного сечения типов III (черт.3, табл.3) и IV (черт.4, табл.4).

Рабочая часть образца типа I

Черт.1

Таблицa 1

мм



5,0
7,5
10
12
15
20	90
25

Рабочая часть образца типа II

Черт.2

Таблица 2

мм



5,0	25	5,0
7,5	37,5	7,0
10	50	10
12	60	12
15	75	15
20	100	20
25	125	25

Рабочая часть образца типа III

Черт.3

Таблица 3

мм


Изгиб в плоскости размера		Изгиб в плоскости размера

До 3,0 включ.	10	3,0-20,0
Св. 3,0 до 10,0 включ.	15-30

Рабочая часть образца типа IV

Черт.4

Таблица 4

мм



До 3,0 включ.	10	5,65
Св. 3,0 до 10,0 включ.	15 30

1.2. Чувствительность металла к концентрации напряжений и влиянию абсолютных размеров определяют на образцах типов:

V - с V-образной кольцевой выточкой (черт.5, табл.5-8);

Рабочая часть образца типа V

Черт.5

Таблица 5


					, град.
мм						При изгибе
10	5,0	2,5	2,5	2,00	80	1,33	11,17
12	7,5	3,75	2,25	1,09	70	1,68
15	7,5	3,75	3,75	1,09	70	1,75
17	7,5	3,75	4,75	1,09	70	1,75
20	10	5,0	5,0	0,78	65	2,20
24	12	6,0	6,0	0,61	60	2,63
10	5,0	2,5	2,5	1,00	70	1,58	6,53
12	7,5	3,75	2,25	0,60	65	2,04
15	7,5	3,75	3,75	0,60	65	2,18
17	7,5	3,75	4,75	0,60	65	2,18
20	10	5,0	5,0	0,43	60	2,80
24	12	6,0	6,0	0,36	55	3,30
10	5,0	2,5	2,5	0,50	65	1,99	3,56
12	7,5	3,75	2,25	0,32	60	2,58
15	7,5	3,75	3,75	0,32	60	2,83
17	7,5	3,75	4,75	0,32	60	2,83
20	10	5,0	5,0	0,23	50	3,73
24	12	6,0	6,0	0,19	45	4,42

Таблица 6


					, град.
мм						При растяжении-сжатии
10	5,0	2,5	2,5	2,00	80	1,48	15,67
15	7,5	3,75	3,75	1,33	70	1,95
20	10	5,0	5,00	1,00	65	2,45
24	12	6,0	6,0	0,83	60	2,89
10	5,0	2,5	2,5	1,00	70	1,87	7,87
15	7,5	3,75	3,75	0,87	65	2,60
20	10	5,0	5,0	0,50	60	3,35
24	12	6,0	6,0	0,42	55	3,99
10	5,0	2,5	2,5	0,50	65	2,45	3,92
15	7,5	3,75	3,75	0,33	60	3,58
20	10	5,0	5,0	0,25	50	4,65
24	12	6,0	6,0	0,21	45	5,55

Таблица 7


					, град.
мм						При кручении
10	5,0	2,5	2,5	2,00	80	1,17	17,50
15	7,5	3,75	3,75	0,92	70	1,45
20	10	5,0	5,0	0,62	65	1,71
24	12	6,0	6,0	0,50	60	1,94
10	5,5	2,5	2,5	0,50	65	1,52	6,57
15	7,5	3,75	3,75	0,30	60	1,96
20	10	5,0	5,0	0,22	50	2,40
24	12	6,0	6,0	0,18	45	2,77

Таблица 8


					, град.
мм						При растяжении-сжатии	При изгибе	При кручении
10	5,0	2,5	2,5	0,5 0,25	65 50	2,45 3,35	1,99 2,63	1,52 1,83
12	7,5	3,75	2,25	0,5 0,25	65 50	-	2,28 2,83	-
15	7,5	3,75	3,75	0,5 0,26	60 45	2,93 4,04	2,33 3,14	1,68 2,08
17	7,5	3,75	4,75	0,5 0,25	60 45	-	2,33 3,14	-
20	10 1	5,0	5,0	0,5 0,27	50 40	3,35 4,65	2,63 3,56	1,83 2,30
30	15	7,5	7,5	0,5	45	4,05	3,14	2,08

VI - с симметричными боковыми надрезами V-образного профиля (черт.6, табл.9);

Рабочая часть образца типа VI

Черт.6

Таблица 9


						, град.
мм							При растяжении- сжатии	При изгибе
10	5,0	10	2,5	2,50	0,50 0,25	65 50	2,94 4,07	2,18 2,90
15	7,5	15	3,75	3,75	0,50 0,25	60 55	3,55 4,98	2,57 3,48
20	10	20	5,00	5,00	0,50 0,25	50 40	4,07 5,73	2,9 3,95

VII - с центральным поперечным круглым отверстием (черт.7, табл.10);

Рабочая часть образца типа VII

Черт.7

Таблица 10



мм		При растяжении-сжатии	При изгибе
До 3,0 включ.	10	2,73	2,08
Св. 3,0 до 10,0	5	2,73	2,28

VIII - с кольцевой выточкой кругового профиля (черт.8, табл.11);

Рабочая часть образца типа VIII

Черт.8

Таблица 11



мм				При растяжении-сжатии	При изгибе	При кручении
6,00	5,00	0,50	0,50	2,18	1,89	1,46
9,00	7,50	0,75	0,75	2,18	1,89	1,46
12,0	10,0	1,00	1,00	2,18	1,89	1,46
17,0	15,0	1,00	1,00	2,18	1,89	1,46

IX - с двумя симметрично расположенными отверстиями (черт.9, табл.12);

Рабочая часть образца типа IX

Черт.9

Таблица 12



мм
40	10	До 10,0	3,0	2,44
			1,5	3,15

X - с симметричными боковыми надрезами V-образного профиля (черт.10, табл.13).

Рабочая часть образца типа X

Черт.10

Таблица 13


					, град.
мм
40	10	До 10,0	0,5	10	40	5,73

Размеры образцов выбирают таким образом, чтобы параметр подобия усталостного разрушения

варьировался в возможно более широких пределах при заданном диапазоне изменения диаметров (

- периметр рабочего сечения образца или его часть, прилегающая к зоне повышенной напряженности;

относительный градиент первого главного напряжения).

При изгибе с вращением, кручении и растяжении-сжатии образцов типов I, II, V, VIII

;

при изгибе в одной плоскости образцов типов III, IV, VI, а также при растяжении-сжатии образцов типа VI

;

при растяжении-сжатии образцов типов III, IV, VII, IX, Х

1.3. Для испытания на малоцикловую усталость применяют образцы типов II и IV, если отсутствует опасность продольного изгиба.

Допускается применять образцы типов I и III.

1.4. Рабочая часть образцов должна быть изготовлена по точности не ниже 7-го квалитета ГОСТ 25347-82.

1.5. Параметр шероховатости поверхности рабочей части образцов

должен быть 0,32-0,16 мкм по ГОСТ 2789-73.

Поверхность не должна иметь следов коррозии, окалины, литейных корок и цветов побежалости и т.п., если это не предусмотрено задачами исследования.

1.6. Расстояние между захватами испытательной машины выбирают так, чтобы исключить продольный изгиб образца и влияние усилий в захватах на напряженность в его рабочей части.

1.7. Вырезка заготовок, маркирование и изготовление образцов не должны оказывать существенного влияния на усталостные свойства исходного материала. Нагрев образца при изготовлении не должен вызывать структурных изменений и физико-химических превращений в металле; припуски на обработку, параметры режима и последовательность обработки должны сводить к минимуму наклеп и исключать местный перегрев образцов при шлифовании, а также трещины и другие дефекты. Снятие последней стружки с рабочей части и головок образцов проводят с одной установки образца; заусенцы на боковых гранях образцов и кромках надрезов должны быть удалены. Заготовки вырезают в местах с определенной ориентацией по отношению к макроструктуре и напряженному состоянию изделий.

1.8. В пределах намеченной серии испытаний технология изготовления образцов из однотипных металлов должна быть одинаковой.

1.9. Измерение размеров рабочей части изготовленных образцов до испытаний не должно вызывать повреждения ее поверхности.

1.10. Рабочую часть образца измеряют с погрешностью не более 0,01 мм.

2. АППАРАТУРА

2.1. Машины для испытаний на усталость должны обеспечивать нагружение образцов по одной или нескольким схемам, приведенным на черт. 11-16. Машины для испытаний на усталость, обеспечивающие также проведение статических испытаний на разрыв, должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497-84.

Чистый изгиб при вращении образцов типов I, II, V, VIII

Черт.11

Поперечный изгиб при вращении образцов типов I, II, V, VIII при консольном нагружении

Черт.12

Чистый изгиб в одной плоскости образцов типов I-VIII

Черт.13

Поперечный изгиб в одной плоскости образцов типов I-VIII при консольном нагружении

Черт.14

Повторно-переменное растяжение-сжатие образцов типов I-Х

Черт.15

Повторно-переменное кручение образцов типов I, II, V, VIII

Черт.16

2.2. Суммарная погрешность нагружения в процессе испытания образцов зависит от типа машин и частоты нагружения и не должна превышать в интервале 0,2-1,0 каждого диапазона нагружения в процентах измеряемой величины:

±2% - при

0,5 Гц;

±3% - при 0,5

50 Гц;

±5% - при

50 Гц.

При испытании на гидропульсационных и резонансных машинах без тензометрического силоизмерения в интервале 0-0,2 каждого диапазона нагружения погрешность измерения нагрузки не должна превышать ±5% задаваемых напряжений.

2.3. Погрешность измерений, поддержания и записи деформаций при малоцикловых испытаниях не должна превышать ±3% измеряемой величины в интервале 0,2-1,0 каждого диапазона нагружения.

2.4. Абсолютная погрешность измерения, поддержания и регистрации нагрузок и деформаций в интервале 0-0,2 каждого диапазона не должна превышать абсолютных погрешностей в начале этого диапазона нагружения.

2.5. Нагрузки (при мягком нагружении) или деформации (при жестком нагружении) должны соответствовать 0,2-0,8 применяемого диапазона измерений.

2.6. При испытании на малоцикловое растяжение или сжатие и растяжение-сжатие дополнительные деформации изгиба образца от несоосности нагружения не должны превышать 5% деформаций растяжения или сжатия.

2.7. При испытаниях на малоцикловую усталость должно быть обеспечено непрерывное измерение, а также непрерывная или периодическая регистрация процесса деформирования рабочей части образца.

2.8. Допускается калибровка испытательного оборудования при статических режимах (в том числе и на несоосность нагружения) с оценкой динамической составляющей погрешности расчетным или косвенным способами.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. При испытании образцов допускается мягкое и жесткое нагружение.

3.2. В пределах намеченной серии испытаний все образцы нагружают одним способом и испытывают на однотипных машинах.

3.3. Испытания образцов проводят непрерывно до образования трещины заданного размера, полного разрушения или до базового числа циклов.

Допускаются перерывы в испытаниях с учетом условий их проведения и обязательной оценкой влияния перерывов на результаты испытаний.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.4. В процессе испытания образцов контролируют стабильность задаваемых нагрузок (деформаций).

3.5. Испытание серии одинаковых образцов при асимметричных циклах проводят:

либо при одинаковых для всех образцов средних напряжениях (деформациях) цикла;

либо при одинаковом для всех образцов коэффициенте асимметрии цикла.

3.6. Для построения кривой распределения долговечности и оценки среднего значения и среднеквадратического отклонения логарифма долговечности на заданном уровне напряжений испытывают серию объемом не менее 10 одинаковых образцов до полного разрушения или образования макротрещин.

3.7. Испытания на многоцикловую усталость

3.7.1. Основными критериями разрушения при определении пределов выносливости и построении кривых усталости являются полное разрушение или появление макротрещин заданного размера.

3.7.2. Для построения кривой усталости и определения предела выносливости, соответствующего вероятности разрушения 50%, испытывают не менее 15 одинаковых образцов.

В интервале напряжений 0,95-1,05 от предела выносливости, соответствующего вероятности разрушения 50%, должны быть испытаны не менее трех образцов, при этом не менее половины из них не должны разрушаться до базы испытаний.

3.7.3. База испытаний для определения пределов выносливости принимается:

10·10

циклов - для металлов и сплавов, имеющих практически горизонтальный участок на кривой усталости;

100·10

циклов - для легких сплавов и других металлов и сплавов, ординаты кривых усталости которых по всей длине непрерывно уменьшаются с ростом числа циклов.

Для сравнительных испытаний база для определения пределов выносливости соответственно принимается 3·10

и 10·10

циклов.

3.7.4. Для построения семейства кривых усталости по параметру вероятности разрушения, построения кривой распределения предела выносливости, оценки среднего значения и среднеквадратического отклонения предела выносливости испытывают серии объемом не менее 10 одинаковых образцов на каждом из 4-6 уровней напряжения.

3.7.5. От 10 до 300 Гц частота циклов не регламентируется, если испытания проводят в обычных атмосферных условиях (по ГОСТ 15150-69) и если температура рабочей части образца при испытаниях не выше 50 °С.

Для образцов из легкоплавких и других сплавов, обнаруживающих изменения механических свойств до температуры 50 °С, допускаемую температуру испытания устанавливают особо.

Во всех случаях частоту циклов указывают при представлении результатов испытаний.

Сравнительные испытания рекомендуется проводить на одной частоте нагружения.

3.8. Испытания на малоцикловую усталость (при долговечности до 5·10

циклов*).

________________

* Число циклов 5·10

является условной границей мало- и многоцикловой усталости. Это значение для пластичных сталей и сплавов характеризует среднее число циклов для зоны перехода от упругопластического к упругому циклическому деформированию. Для высокопластичных сплавов переходная зона смещается в сторону больших долговечностей, для хрупких - в сторону меньших.

Полная версия документа доступна с 20.00 до 24.00 по московскому времени.

Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.