Лабораторный практикум по курсу «Методология выбора материалов и технологий в машиностроении»

Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 
 
 
 
 
 
В. И. Третьяков, А. Ю. Ампилогов 
 
 
 
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 
ПО КУРСУ  
«МЕТОДОЛОГИЯ ВЫБОРА 
МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ 
В МАШИНОСТРОЕНИИ» 
 
 
Под редакцией В. И. Третьякова 
 
 
Методические указания 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва  
Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана  
2011 

Т66 
 

УДК 621.7 
ББК 34.5 
        Т66 
 
 
Рецензент Н. М. Александрова 

 

Третьяков В. И. 
Лабораторный практикум по курсу «Методология выбора материалов и технологий в машиностроении» : метод. 
указания / В. И. Третьяков, А. Ю. Ампилогов. М. : Изд-во 
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. – 34, [2] с. : ил. 
Лабораторный практикум позволит студентам ознакомиться с 
методами экспериментального и теоретического исследований 
распределения температур в низкотемпературных печах. Приведены статистические характеристики надежности материалов, 
рассмотрены задачи прогнозирования структурных составляющих 
материала детали при закалке, а также методы многокритериальной оптимизации в задачах выбора материалов. 
Для студентов, обучающихся по специальности «Материаловедение (в машиностроении)». 
Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета 
МТ МГТУ им. Н. Э. Баумана. 
 
 
 
УДК 621.7 
                                                                                                               ББК 34.5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         © МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011 

Работа № 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ 
ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ 

Цель работы – ознакомление с методами оценки показателей 
надежности конструкционных материалов на примере решения следующей задачи: рассчитать статистические параметры надежности 
конструкционного материала, определенного вариантом задания. 
Исходные данные приведены в табл. 1.1. 

Таблица 1.1 

Статистические характеристики надежности  
(прочности и пластичности) листовых материалов [1] 

Сталь или 
другой сплав 

Для предела 
прочности 
Для предела 
текучести 
Для относительного 
удлинения 

, МПа 
, МПа 
, МПа 
, МПа 
, % 
, % 

10кп 
332 
24 
211 
30 
– 
– 

10сп 
468 
31 
316 
36 
30 
3 

10Г2 
491 
42 
342 
46 
29 
4,6 

12ГС 
490 
27 
357 
24 
35 
3 

25ХГСА 
572 
27 
402 
36 
27 
3,4 

30ХГСА 
634 
41 
460 
56 
23 
3,4 

12Х2НВФА 
552 
63 
445 
97 
27 
4,6 

Х18Н10Т 
660 
29 
365 
35 
54 
4 

ОТ4 
762 
39 
– 
– 
23 
2,8 

ВТ14 
906 
34 
– 
– 
10 
3 

Д16АТ 
431 
10 
292 
11 
19 
2 

В95АТ 
533 
19 
467 
30 
9 
1,7 

 
Примечание. В табл. 1.1  – математическое ожидание;  – 
среднее квадратичное отклонение.  

Введение 

Под надежностью материала будем подразумевать его способность сохранять эксплуатационные свойства при отработке заданного на основе расчетов на прочность ресурса. Понятие надежности 
прочно вошло в обиход при оценке технических решений, конструкций машин, деталей [2].  
Во всех областях машиностроения активно используются представление о надежности технического решения и отношение к ее 
оценке, определенные регламентом, который нашел отражение в 
ГОСТах [3]. Основные понятия, термины и определения, относящиеся к надежности, приведены в ГОСТ 27.002–89. Согласно этому 
ГОСТу, надежность – одно из основных свойств качества продукции 
или свойство объекта сохранять во времени и в установленных пределах все параметры, характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Казалось бы, подобное определение может соответствовать и оценке 
надежности не детали, узла, установки, а материала. Интуитивно 
возникает потребность в оценке надежности именно материала и в 
проверке показателей надежности различных материалов при одних и 
тех же эксплуатационных показателях. ГОСТ 27.002–89 раскрывает 
понятие надежности через конкретные показатели (табл. 1.2). 
Перечисленные в табл. 1.2 показатели надежности носят вполне 
конкретный характер и ориентированы на оценку надежности детали, изделия, устройства [4]. Когда говорят о надежности материала, 
абстрагируются от конкретного использованного материала детали 
или изделия. Надежность определяется устойчивостью работы детали, узла, установки в условиях, когда внешние факторы, связанные с воздействием окружающей среды, и внутренние факторы, 
обусловленные отклонением структурных составляющих материала 
от предусмотренных ГОСТом (изменение химического состава, 
структуры и др.), могут флуктуировать в каких-то пределах.  
Результатом ненадежной работы объекта является выход объекта из строя, потеря функциональной способности. Конечно, деталь 
может быть ненадежной и вследствие грубых ошибок, допущенных 
при проектировании. В таких случаях обеспечить ее работоспособность очень трудно и не экономично даже при использовании дорогостоящих процессов и материалов.