CC BY
30
VESTNIK
MGSU
5. Khan-Magomedov S.O. Khrushchevskiy utilitarizm: plyusy i minusy [Chruschev's Utilitarianism: Pluses and Minuses]. Academia [The Academy]. 2006, no. 4. Available at: http://www.niitag.ru/info/doc/789. Date of access: 05.12.12.
6. Ginzburg M.Ya. Problemy tipizatsii zhil'ya RSFSR [Problems of Standardization of Residential Housing in RSFSR]. Sovremennaya arkhitektura [Contemporary Architecture]. Moscow, 1929, no. 1, pp. 4—8.
7. Kanysheva E.V., Bondarenko I.A. Orsk i Magnitogorsk: nasledie «sotsgorodov» kont-sa 1920-kh — pervoy poloviny 1930-kh godov na Yuzhnom Urale [Orsk and Magnitogorsk: "Socialist Town" Heritage of Late 20ies - Early 30ies in Southern Urals]. Arkhitekturnoe nasled-stvo [Architectural Heritage]. 2010, no. 52, pp. 311—338.
8. Zhuravkov Yu.M. Rol' Kuznetskogo metallurgicheskogo kombinata v formirova-nii gradostroitel'noy struktury g. Novokuznetska (1930—1950-e gody) [Role of Kuznetsk Smelter in Formation of the Urban Planning Structure of Novokuznetsk (1930—1950)]. Retrospektivnaya khudozhestvennaya vystavka «65let KMK». Materialy BTI. [Restrospective Exhibition of Arts. BTI Materials]. 1997, no. 5, pp. 22—26.
9. Meerovich M.G. Na ostrie skhvatki titanov. Chast' 2. Giprogor i standartproekt [On the Verge of the Battle of Titans. Part. 2. Design Institutes and Standard Designs]. Sovremennaya arkhitektura [Contemporary Architecture]. Novosibirsk, 2012, p. 164.
10. Khazanova V.E. Sovetskaya arkhitektura pervykh let Oktyabrya 1917—1925 [Soviet Architecture in the Years Immediately Following the Revolution: 1917—1925]. Moscow, Nauka Publ., 1970, p. 113.
11. Verevkina I.D. Standart massovoy zhiloy yacheyki i osnovnye ego sostavlyay-ushchie [Standard of a Widely Used Living Unit and Its Principal Components]. Vestnik TGASU [Proceedings of Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering]. 2012, no. 2(35), pp. 43—50.
About the authors: Shagov Nikolay Vasil'evich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Theory and History of Architecture, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering (TGASU), 2 Solyanaya Square, Tomsk, 634003, Russian Federation; [email protected]; +7 (3822) 65-86-10;
Verevkina Irina Dmitrievna — postgraduate student; Department of Theory and History of Architecture, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering (TGASU), 2 Solyanaya Square, Tomsk, 634003, Russian Federation; [email protected]; +7 (3822) 65-86-10;
Koksharova Elizaveta Andreevna — student; Department of Theory and History of Architecture, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering (TGASU),
2 Solyanaya Square, Tomsk, 634003, Russian Federation; koksharova.elizaveta@rambler. ru; +7 (3822) 65-86-10.
For citation: Shagov N.V., Verevkina I.D., Koksharova E.A. Razvitie tipovogo zhilishch-nogo stroitel'stva v sovetskoy Rossii s 1917 po 1940 g. [Development of Standard Housing in Soviet Russia from 1917 till 1940]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 4, pp. 22—31.
ВЕСТНИК
МГСУ-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
УДК 621
Ю.И. Густов, И.В. Воронина, Х.Л. Аллаттуф
ФГБОУВПО «МГСУ»
ВЗАИМОСВЯЗЬ НАПРЯЖЕНИЙ СРЕЗА И ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Показана возможность использования коэффициентов деформационных и прочностных показателей металлов для установления взаимосвязи их напряжений среза и предела выносливости. Установлено, что коэффициент пропорциональности /5 между временным сопротивлением разрыву ав и твердостью НВ для магниевых сплавов изменяется в пределах 0,353...0,366 при среднем значении 0,359. Коэффициент пропорциональности между напряжением среза тср и твердостью НВ изменяется в диапазоне 0,246.0,267 при среднем значении 0,254. Отношение Б напряжений среза и предела выносливости находится в пределах 1,365.1,481 при средней величине 1,410. Для алюминиевых сплавов названные показатели меньше на 11,43 и 42 % соответственно.
Для углеродистых сталей коэффициент пропорциональности /5 = 0,312...0,349 при среднем значении 0,333; для легированных сталей /5 = 0,289...0,351 при среднем 0,325. Коэффициент пропорциональности между напряжением среза и твердостью для углеродистых и легированных сталей принимает соответственно значения 0,172...0,229 и 0,134...0,223 при средних значениях 0,202 и 0,183. Отношения Б для углеродистых сталей принимают значения 0,957...1,275; для легированных сталей 0,744...1,236. Средние значения соответственно равны 1,125 и 1,02.
Общий вывод: для исследованных сплавов цветных и черных металлов отношения напряжений среза к пределу выносливости близки к единице.
Ключевые слова: напряжение, срез, предел выносливости, удлинение, сужение, коэффициент пропорциональности, сплавы.
На основании проведенных исследований установлено, что напряжение среза металла можно оценить по зависимости
Т ср =(+ В > (1)
где /8=(1 - 5)1/5, /„ = (1 -у)1' -.
Величинам /5 и /т придается физический смысл коэффициентов внутреннего трения при одномерном и двумерном напряженно-деформированном состоянии соответственно. Ранее установлено и экспериментально проверено выражение полного коэффициента внешнего трения / через парциальные величины микроизноса Ва и микрометалла Вт [1—4]
/ = В уо- =(1 - В )У°' .
Л т \ а /
В выражении (1) относительное поперечное сужение у принято как аналог двумерного парциального микроизноса В а относительное удлинение 5 как аналог одномерной пластической деформации 5 = 0,5(1 ), где I — отно-
сительная опорная линия при полюсном сближении шероховатой поверхности трения [5].
Согласно [6], предел выносливости определяется по формуле
ст_1 = 0,18НВ или НВ = 5,555а_1. Установлена также зависимость ^ л = Л НВ, с учетом которой выражение (1) будет Тср = /8(/8 + Л)НВ. Используя (2), окончательно имеем Тср = 5,555/ + или в относительном виде
я = тср/ о! = 5,555/5(/ + /,).
Для сплавов цветных металлов [7] имеем (табл. 1).
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Табл. 1. Расчетные значения критерия S сплавов цветных металлов
Марка C0,2 с в 5 V HB /5 /* W/*) т , ср' МПа S
сплава МПа % МПа
МЛ4 95 170 4 6 500 0,360 0,357 0,258 129,19 90,00 1,435
МЛ4Т4 85 235 7 15 580 0,355 0,338 0,246 142,54 104,40 1,365
МЛ5Т4 85 240 7 15 580 0,355 0,338 0,246 142,54 104,40 1,365
МЛ12Т1 85 230 7 7 550 0,355 0,355 0,252 138,33 99,00 1,397
МЛ15Т1 80 215 3,5 5 550 0,361 0,358 0,260 143,06 99,00 1,445
МЛ3 55 180 8 12 450 0,353 0,345 0,246 110,65 81,00 1,366
МЛ7-1 70 180 6 8 550 0,357 0,353 0,253 139,08 99,00 1,405
МЛ-5 95 155 1,2 2,5 600 0,366 0,363 0,267 159,92 108,00 1,481
МЛ4Т6 115 240 4 6 675 0,360 0,357 0,258 174,41 121,50 1,435
D95n4T1 550 600 12 20 1600 0,345 0,328 0,232 370,72 288,00 1,287
D18T 170 300 24 50 700 0,319 0,250 0,181 126,87 126,00 1,007
В65Т 250 400 20 50 900 0,328 0,250 0,189 170,36 162,00 1,052
АМЦМ 60 110 23 80 300 0,321 0,134 0,146 43,79 54,00 0,811
В табл. 2 и 3 приведены расчетные значения критерия углеродистых и легированных сталей [8, 9].
Табл. 2. Расчетные значения критерия 5 углеродистых сталей [3]
Марка С0,2 с в 5 V HB /5 /* W/*) т , ср S
стали кгс/мм2 % МПа МПа
15 20 35 27 53 110 0,312 0,241 0,172 18,94 19,80 0,957
20 22 40 24 53 125 0,319 0,241 0,178 22,28 22,50 0,990
ВЕСТНИК
МГСУ-
Окончание табл.
Марка 00,2 о в 5 у НВ /5 /* т , ср' МПа о-р 5
стали кгс/мм2 % МПа
30 25 48 19 48 145 0,330 0,256 0,193 28,03 26,10 1,1074
35 27 52 18 43 160 0,332 0,271 0,200 32,01 28,80 1,112
40 28 56 17 40 170 0,334 0,279 0,205 34,83 30,60 1,138
50 32 62 13 35 180 0,343 0,292 0,217 39,13 32,40 1,208
55 33 66 12 30 190 0,345 0,305 0,224 42,51 34,20 1,243
60 35 65 10 28 186 0,349 0,309 0,229 42,68 33,48 1,275
Табл. 3. Расчетные значения критерия легированных сталей [3, 4]
Марка стали 00,2 о в 5 у НВ / 5 /* /5(/5+/,) т , ср МПа о-Р МПа 5
МПа %
09Г2С 295 450 30 66 1330 0,305 0,195 0,152 202,36 239,40 0,845
14Г2АФ 480 590 35 73 2020 0,292 0,166 0,134 270,44 363,60 0,744
10ХСНБ 410 540 36 71 1870 0,289 0,175 0,134 251,38 336,60 0,747
40Х 780 980 10 45 2800 0,349 0,265 0,214 599,00 504,00 1,189
50ХН 885 1080 9 40 3080 0,351 0,279 0,221 679,94 554,40 1,226
9ХС 445 790 26 54 2520 0,314 0,237 0,173 436,49 453,60 0,962
7Х3 1240 1320 10 36 3780 0,349 0,289 0,223 841,09 680,40 1,236
34ХНЗА 860 960 19 49 2910 0,330 0,253 0,192 559,56 523,80 1,068
75ХМ 450 770 19 36 2330 0,330 0,289 0,204 476,03 419,40 1,135
33ХС 1070 1180 14 59 3470 0,341 0,221 0,191 663,05 624,60 1,062
Выводы по табл. 1:
1. Для исследованных магниевых сплавов (МЛ4, МЛ4Т4, МЛ4Т6 и др.) критерий 5 изменяется в узком диапазоне 1,365...1,481 при среднем значении 1,410 и предельных отклонениях 3,1 и 5 %. На этом основании для практических расчетов можно принять зависимость тср = 1,410оч или о_1 = 0,709 тср.
2. Критерий 5 для алюминиевых сплавов изменяется в пределах 0,811 (сплав АМЦМ)...1,29 (сплав В95п4Т1) при среднем значении 1,04 и предельных отклонениях 22 и 24 %. Для ориентировочной оценки показателей можно принять тср ~ о_1
Выводы по табл. 2:
Рассмотренные углеродистые стали характеризуются изменением критерия 5 в диапазоне 0,957.1,275 при среднем значении 1,125 и предельных отклонениях 14,9 и 13,4 %. С повышением прочностных показателей критерий 5 увеличивается. Для практических расчетов можно принять тс = 1,125о или о 1 = 0,89т .
-1 ' ср
Выводы по табл. 3:
Для произвольной выборки легированных сталей критерий S изменяется в пределах 0,744 (сталь 14Г2АФ) ... 1,236 (сталь 7Х3) при среднем значении 1,02 и предельных отклонениях 27 и 20,4 %. Большим значениям оБ соответствуют более значительные величины S. С указанным отклонением от среднего значения можно принять тср ~ o_j.
Вывод. Для исследованных сплавов цветных и черных металлов отношение тср /o_j принимает значения, близкие к единице. Для магниевых сплавов можно принять тср = 1,410оч; для алюминиевых сплавов тср ~ оч; для углеродистых и легированных сталей соответственно тср = 1,125оч и тср ~ о_1
Библиографический список
1. Густое Ю.И. Повышение износостойкости рабочих органов и сопряжений строительных машин : дисс. ... д-ра техн. наук. М., 1994. 529 с.
2. Густое Ю.И., Густое Д.Ю., Воронина И.В. Методология определения триботех-нических показателей металлических материалов // Теоретические основы строительства : XV Словацко-российско-польский семинар : сб. докладов. М., 2007. С. 339—342.
3. Густое Ю.И. Триботехника строительных машин и оборудования : монография. М. : МГСУ 2011. 192 с.
4. Густое Ю.И., Густое Д.Ю, Ярмолик Н.В. Выбор материалов для трибосистем и металлоконструкций строительной техники // Интерстроймех — 2008 : Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Т. 2. Владимир, 2008. С. 35—40.
5. Густое Ю.И. Энерготопографический метод исследования износостойкости металлов // Новое в металловедении : науч.-прак. семинар : сб. докладов. Россия. Москва, МВЦ «Крокус Экспо» 7-я международная выставка металла в строительстве и архитектуре. МЕТ^Ви^-2009. МГСУ, 2009. С. 3—7.
6. ТылкинМ.А. Справочник термиста ремонтной службы. М. : Металлургия, 1981. 647 с.
7. Бабичее А.П., Бабушкина И.А., Браткоеский А.М. Физические величины. М. : Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
8. Арзамасое Б.Н., Солоеьееа Т.В., Герасимое С.А. Справочник по конструкционным материалам. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 640 с.
9. Сорокин В.Г., Волосникоеа А.В., Вяткин С.А. Марочник сталей и сплавов. М. : Машиностроение, 1989. 640 с.
Поступила в редакцию в декабре 2012 г.
Об авторах: Густов Юрий Иванович — доктор технических наук, профессор кафедры механического оборудования, деталей машин и технологии металлов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499) 183-94-95, moidm@ mgsu.ru;
Воронина Ирина Владимировна — старший преподаватель кафедры механического оборудования, деталей машин и технологии металлов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499) 182-16-87, [email protected];
Аллаттуф Хассан Латтуф — аспирант кафедры механического оборудования, деталей машин и технологии металлов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected].
Для цитирования: Густов Ю.И., Воронина И.В., Аллаттуф Х.Л. Взаимосвязь напряжений среза и предела выносливости металлических материалов // Вестник МГСУ 2013. № 4. С. 32—37.
BECTHMK
Y.I. Gustov, I.V. Voronina, H.L. Allattouf
RELATIONSHIP BETWEEN SHEAR STRESS AND FATIGUE STRENGTH OF METALLIC MATERIALS
The authors have demonstrated that coefficients of deformation and strength of metals can be applied to identify interrelationship between their shear stress and fatigue strength values.
The authors have found that coefficient of proportionality /s connecting tensile strength ctb and hardness HB of magnesium alloys varies between 0.353 - 0.366 with the average value equaling to 0.359. The coefficient of proportionality connecting shear stress Tcp and hardness HB varies between 0.246 - 0.267, and its average value equals to 0.254. Ratio S of shear stress to fatigue strength varies within 1.365 - 1.481, and its average value is equal to 1.410. For aluminum alloys, the above values are lower by 43% and 42%, respectively.
For carbon steels, the coefficient of proportionality /s = 0.312 - 0.349, its average value is equal to 0.333, and for alloy steels, /s = 0.289 - 0.351, its average value is equal to 0.325. Coefficients of proportionality connecting the shear stress and hardness of carbon and alloy steels are equal to 0.172 - 0.229 and 0.134 - 0.223, with their average values being equal to 0.202 and 0.183.
Therefore, the authors believe that the relation of shear stress values to fatigue strength values of the above non-ferrous and ferrous metals is close to one.
Key words: tension, shear, fatigue strength, elongation, construction, coefficient of proportionality, alloys.
References
1. Gustov Yu.I. Povyshenie iznosostoykosti rabochikh organov i sopryazheniy stroitel'nykh mashin [Improvement of Wear Resistance of Operating Elements and Interfaces of Construction Machinery]. Moscow, 1994, 529 p.
2. Gustov Yu.I., Gustov D.Yu., Voronina I.V. Metodologiya opredeleniya tribo-tekh-nicheskikh pokazateley metallicheskikh materialov [Methodology for Identification of Tribo-engineering Values of Metallic Materials]. Teoreticheskie osnovy stroitel'stva: XV Slovatsko-rossiysko-pol'skiy seminar: sb. dokladov. [Theoretical Fundamentals of Civil Engineering. 15th Slovac-Russian-Polish Workshop. Collected Reports]. Moscow, 2007, pp. 339—342.
3. Gustov Yu.I. Tribotekhnika stroitel'nykh mashin i oborudovaniya [Tribo-engineering of Construction Machinery and Equipment]. Moscow, MGSU Publ., 2011, 192 p.
4. Gustov Yu.I., Gustov D.Yu., Yarmolik N.V. Vybormaterialov dlya tribosistem i metallo-konstruktsiy stroitel'noy tekhniki [Selection of Materials for Tribosystems and Metal Structures of Construction Machinery]. Interstroymekh — 2008. Materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Interstroymech - 2008. Works of International Scientific and Technical Conference]. Vladimir, 2008, vol. 2, pp. 35—40.
5. Gustov Yu.I. Energotopograficheskiy metod issledovaniya iznosostoykosti metallov [Power Topography Method of Research into Wear Resistance of Materials]. Novoe v metallo-vedenii. Nauchno-prakticheskiy seminar. Sb. dokladov. [Metal Science News. Scientific and Practical Workshop. Collected Reports.] Moscow, MGSU Publ., 2009, pp. 3—7.
6. Tylkin M.A. Spravochnik termista remontnoy sluzhby [Reference Book for Repair Service Heat- Treaters]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1981, 647 p.
7. Babichev A.P., Babushkina I.A., Bratkovskiy A.M. Fizicheskie velichiny [Physical Values]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1991, 1232 p.
8. Arzamasov B.N., Solov'eva T.V., Gerasimov S.A. Spravochnik po konstruktsionnym materialam [Reference Book of Structural Materials]. Moscow, MGTU im. N.E. Baumana Publ., 2005, 640 p.
9. Sorokin V.G., Volosnikova A.V., Vyatkin S.A. Marochnik staley i splavov [Book of Steel and Alloy Grades]. Moscow, Mashinostroenie Publ.,1989, 640 p.
About the authors: Gustov Yuriy Ivanovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Mechanic Equipment, Details of Machines and Technology of Metals, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected]; +7 (499) 183-94-95;
Voronina Irina Vladimirovna - Senior Lecturer, Department of Mechanic Equipment, Details of Machines and Technology of Metals, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ifo-fin@mgsu. ru; +7 (499) 182-16-87;
Allattouf Hassan Lattouf — postgraduate student, Department of Mechanic Equipment, Details of Machines and Technology of Metals, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected].
For citation: Gustov Yu.I., Voronina I.V., Lattouf A.L. Vzaimosvyaz' napryazheniy sreza i predela vynoslivosti metallicheskikh materialov [Relationship between Shear Stress and Fatigue Strength of Metallic Materials]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 4, pp. 32—37.
