Явление усталости материалов

Явление усталости материалов

 

При решении задач сопромата усталостью материалов (в частности, металлов) называется явле­ние разрушения при многократном повторении напряжений. Способность материалов сопротивляться разрушению при повторно-перемен­ных напряжениях называется выносливостью материала.

Усталостное разрушение наблюдается при наличии, одной из сле­дующих особенностей нагружения:

 

1) при многократном нагружении одного знака, например, перио­дически изменяющегося от нуля до максимума;

2) при многократном нагружении, периодически изменяющемся не только по величине, но и по знаку (знакопеременное нагружение), когда на выносливость материала одновременно оказывает влияние и повторность, и переменность нагружения. При этом различают симметричное нагруженные и несимметричное.

 

Для разрушения от усталости недостаточно переменности напря­жений. Необходимо также, чтобы напряжения имели определенную величину. Максимальное напряжение, при котором материал способен сопротивляться, не разрушаясь, при любом произвольно большом числе повторений нагружений, называется пределом выносливости.

 

Усталостный излом металла имеет характерный вид. На нем обычно можно наблюдать две зоны: одна из них (А) гладкая, притертая, образованная вследствие постепенного развития трещины; другая (В) крупнозернистая, образованная при окончательном изломе ослабленного развившейся усталостной трещиной сечения детали. Зона В у хрупких материалов имеет крупнокристаллическое, aу вяз­ких — волокнистое строение.

 

Механизм образования трещин при повторно-переменном напряжении весьма сложен и не может считаться полностью изученным Из несомненных положений теории усталости можно отметить следующие.

 

1) процессы, происходящие в материале при повторно-переменном нагружении носят резко выраженный местный характер;

2) решающее влияние на явление усталости до образования пер­вой трещины оказывают касательные напряжения, вызывающие Пла­стические сдвиги и разрушение путем среза. Развитие усталостных тре­щин ускоряется при наличии растягивающих напряжений и у пластичных, и вособенности у хрупких материалов (типа чугуна), в которых появление третий отрыва значительно повышает чувствительность к растягивающим напряжениям.

 

Предел выносливости определяется экспериментально на соответ­ствующих испытательных машинах путем испытания партии образцов из данного материала в количестве не менее 6—12 штук. Предел вы­носливости зависит от многих факторов, в том числе от формы и размера образца или детали, способа ее обработки, состояния поверхно­сти, вида напряженного состояния (растяжение — сжатие, кручение, изгиб), закона изменения нагрузки во времени при испытании, темпе­ратуры и т. п.

 

 

 

Rambler's Top100