1.2. Испытание на усталость.

При длительной эксплуатации детали машин подвергаются повторно-переменным нагрузкам (растяжение—сжатие). При напряжениях, меньших предела текучести или предела упругости, они могут внезапно разрушиться. Это явление называют усталостью металлов. Оно заключается в том, что сдвиги, происходящие в зернах, приводят к образованию микротрещин, количество и размеры которых постепенно увеличиваются. Излом при усталости (рис. 2) состоит из двух разнородных зон: 1 — крупнозернистой структуры и 2 — мелкозернистой структуры.

Излом мелкозернистой структуры образуется в результате трения металла при повторно-переменных нагрузках в местах появления трещин и надрывов. Если «здоровая» часть сечения изделия не в состоянии выдержать приложенной нагрузки, наступает внезапное разрушение, при котором образуется излом крупнозернистой структуры.

Усталостное разрушение наблюдается у таких деталей, как валы, оси, шатуны, пружины, рессоры и др., которые работают в условиях многократно повторяющихся переменных нагружений (растяжение—сжатие). Для того чтобы установить способность металлов работать в условиях многократных повторно или знакопеременных нагрузок, определяют их предел выносливости (или усталости).

Пределом выносливости (усталости) называют максимальное напряжение, которое выдерживает материал, не разрушаясь, при достаточно большом числе повторно-переменных нагружений (циклов).

Для стальных образцов эту характеристику устанавливают при 10 млн циклов, для цветных металлов — при 100 млн циклов. Предел выносливости обозначают греческой буквой и измеряют впаскалях.

Рисунок 2. Излом усталостного образца

Рисунок 3. Схема испытания образца на усталость (а) и кривая усталости (б).

1 — зажимной патрон; 2 — образец; 3 —подшипник

Испытания на усталость проводят на машинах, позволяющих осуществлять повторно-переменные нагружения при изгибе, кручении и растяжении—сжатии.

Чаще всего применяют машину, создающую повторно-переменный изгиб вращающегося образца (рис. 3, а). Испытанию подвергают 8-10 одинаковых образцов при различных напряжениях. Счетчик машины показывает количество циклов (оборотов), которые выдержал образец до разрушения при данном напряжении. По результатам испытания строят диаграмму (рис. 3, б), по которой и определяют максимальное напряжение (предел выносливости). На основании опытных данных установлена зависимость предела выносливости от других прочностных характеристик, например:

; Па

; Па

По этим формулам можно найти приближенное значение предела выносливости, так как усталость металлов в большой степени зависит от состояния поверхности изделия. Плохо обработанная поверхность, наличие рисок, надрезов, коррозия резко снижают предел выносливости, так как являются концентраторами напряжений. Именно в тех местах, где имеются эти дефекты, возникают начальные микротрещины.

Литература

Основная литература:

1. Горчаков Г.И. Строительные материалы. М.: Высш. Шк.,1981.-472с.

2. Рыбьев И.Г. Строительное материаловедение. Учеб. Пособие для строит.спец.вузов М.: Высш.шк.,2004.-701 с.; ил.

3. Попов Л.Н Строительные материалы. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. М.:Стройиздат, 2001

4. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. , Домокеев А.Г. Строительные материалы и изделия. М.: В.Ш., 1988

5. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М.:Стройиздат, 1986

6. Бадьин Г.М., Стебаков В.В. “Справочник строителя”: М., изд-во АСВ, 2004.-340 стр. с илл.

7. Баженов Ю.М. “Технология бетона”: Учебник.-М.: Изд-во АСВ, 2002-500 стр. с иллюстрациями.

8. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В., Магдеев У.Х. “Технология бетона, строительных изделий и конструкций”: Учебник. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 256 с. с илл.

9. Белов В.В., Петропавловская В. “Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства”: Уч.пос. – М.: Изд-во АСВ, 2006. – 208 с.

10. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. “Лабораторные опре-деления свойств строительных материалов”:Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 176 с.

11. Горбунов Г.И. “Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов)”: Учеб. издание.- М.: Изд-во АСВ, 2002.-168 с.

Дополнительная литература

12. Г.И.Горчаков, Ю.М.Баженов «Строительные материалы»,

13. Луков А.В., Владимирова И.Л., Холщевников В.В. “Комплексная оценка зданий-памятников истории и культуры на рынке недвижимости”: Научно-учебное изд. - М.: Изд-во АСВ, 2006 – 344 с.: илл.

14. Макридин Н.И., Вернигорова В.Н., Соколова Ю.А.“Современные методы исследования свойств строительных материалов”: Уч.пос.-М.: Изд-во АСВ, 2003.-240 стр.

15. Микульский В.Г., Горчаков Г.И., Козлов В.В., Куприянов В.Н. Орент-лихер Л.П., Рахимов Р.З, Сахаров Г.П., Хрулев В.М. “Строительные материалы (Материаловедение и Технология)”: Уч.пос.-М.: Изд-во АСВ, 2004.-536 с.

16. Микульский В.Г., Сахаров Г.П. и др. “Строительные материалы (Мате-риаловедение. Технология конструкционных материалов)”: Учебное издание.-М.: Изд-во АСВ, 2007.-520 с.

17. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. “Оценка качества строительных материалов (физико-механические испытания строительных материа-лов)”: Уч.пос.-М.: Изд-во АСВ, 1999.-240 стр. с илл.

18. И.А.Рыбьев «Строительное материаловедение»,

19. П.Ф.Шубенкин «Строительные материалы и изделия. Примеры задач с решениями».