Циклы напряжений. Характеристики цикла.
Совокупность последовательных значений напряжений за один период их изменения при регулярном нагружении (рис.10.1) называется циклом напряжений.
Характеристики цикла напряжений.
Частота циклов (f) ‑ отношение числа циклов напряжений к интервалу времени их действия.
Период цикла (Т) – продолжительность одного цикла напряжений, T=1/f (рис.10.1.)
Максимальное напряжение цикла (σmax) ‑ наибольшее по алгебраическому значению напряжение цикла (рис. 10.1., рис. 10.2.)
Минимальное напряжение цикла (σmin) ‑ наименьшее по алгебраическому значению напряжение цикла (рис.10.1, 10.2).
Среднее напряжение цикла (σm) ‑ постоянная (положительная или отрицательная) составляющая цикла напряжений (рис.10.1, 10.2), равная алгебраической полусумме максимального и минимального напряжения цикла,
;
(10.1)
Амплитуда напряжений цикла σa ‑ наибольшее числовое положительное значение переменной составляющей цикла напряжений (рис.10.1., рис.10.2.), равная алгебраической полуразности максимального и минимального напряжения цикла
(10.2)
Размах напряжений цикла (2σa) ‑ алгебраическая разность максимального и минимального напряжения цикла .
(10.3)
Коэффициент асимметрии цикла напряжений (Rσ), отношение минимального напряжения цикла к максимальному,
(10.4)
Рис. 10.1. Циклы напряжений
Рис.10.2. Параметры циклов нагружения в области растяжения и сжатия
Разновидности циклов напряжений
Симметричный цикл напряжений (рис.10.3, г) – цикл, у которого максимальное и минимальное напряжения равны по абсолютному значению, но противоположны по знаку
;
Rσ = 1.
Асимметричный цикл напряжений (рис.10.3, а, б, в, д, е, ж) – цикл, у которого максимальные и минимальные напряжения имеют разные абсолютные значения
Знакопеременный цикл напряжений (рис. 10.3, в, г, д) – цикл напряжений, изменяющихся по значению и по знаку
Знакопостоянный цикл напряжений (рис.10.3, а, б, е, ж) – цикл напряжений, изменяющихся только по абсолютному значению.
Отнулевой
цикл напряжений
(рис.10.3, б, е) – знакопостоянный цикл
напряжений, изменяющихся от нуля до
максимума (
)
или от нуля до минимума (
)
Подобные циклы напряжений — циклы, у которых коэффициенты асимметрии одинаковы.
Рис. 10.3. Разновидности циклов напряжений и соответствующие им значения коэффициентов асимметрии
1.3. Характеристики сопротивления усталости при регулярном нагружении
Циклическая долговечность (N) – число циклов напряжений, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения, при неизменных характеристиках цикла напряжений.
Малоцикловая усталость – усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упруго-пластическом деформировании. Условно принимают, что при N < 50000 циклов имеет место малоцикловая усталость.
Многоцикловая усталость – усталость материала, при котором усталостное повреждение или разрушение происходит, в основном, при упругом деформировании. Условно принимают, что при N > 50000 циклов имеет место многоцикловая усталость.
База испытаний – предварительно задаваемое наибольшее число циклов при испытании на усталость.
Лекция 11. Кривые Велера. Факторы, влияющие на сопротивление разрушению. Влияние концентрации напряжений, масштабный фактор и другие