24. Усталостная прочность. Общие понятия, назначение. Предел выносливости при симметричном цикле

Усталостная прочность - это прочность материала при циклическом нагружении. Усталостная прочность измеряется как и напряжение в [MПa]. Усталостная прочность обычно меньше в два или более раз чем предел прочности.Способность материала воспринимать многократное действие переменных напряжениях называют выносливостью.

Расчетом на выносливость (или расчетом на усталостную прочность) называют проверку прочности элементов конструкции при многократном действии переменных напряжений.

На рисунке сигма_r-предел выносливости,

N-число циклов

r-чувствительность материалов при симметрии циклов

r=сигма_min/сигма_max

По данным опытов получают так называемую кривую усталости (выносливости). соответствующую симметричным циклам (R = – 1). Аналогично могут быть получены кривые усталости, соответствующие циклам с другими значениями коэффициента асимметрии R.

Разрушение материала при однократном нагружении происходит в тот момент, когда возникающие в нем напряжения равны пределу прочности . Следовательно, кривые усталости приN = 1 имеют ординаты равные.

Кривая выносливости показывает, что с увеличением числа циклов уменьшается максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала.

Наибольшее (предельное) максимальное напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца из данного материала после произвольно большого числа циклов, называют пределом выносливости.

Таким образом, предел выносливости равен ординате асимптоты кривой усталости. Его обозначают при симметричном цикле коэффициент асимметрииR = – 1 и предел выносливости при этом цикле обозначают .

25. Усталость. Факторы, влияющие на предел усталости. Общие понятия, назначение

Процесс постепенного накопления повреждения материала при действии повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению, называется усталостью материала.

При переменных напряжениях поверхности развивающихся трещин многократно трутся друг о друга, в результате чего они шлифуются. Поэтому поверхность излома при усталостном разрушении состоит из двух зон: одна из них имеет нормальную для металла зернистую структуру, а другая – шлифованную поверхность.

Усталостное разрушение детали происходит всегда внезапно (как разрушается хрупкий материал при статическом действии нагрузки) независимо от того, является металл хрупким или пластичным.

Обычно считается, что изменение напряжений происходит по периодическому закону, например, по синусоидальному. Однако, экспериментально установлено, что вид этой кривой не имеет значения, прочность материала при переменных напряжениях зависит в основном от наибольшего и наименьшего напряжений.

Факторы, влияющие на предел выносливости на предел выносливости:

1)концентраторы напряжений-связаны с констр-ой формой детали: источники появления микротрещин.Учитывается коэффициент концентрации, который представляет собой отношение предела выносливости лабораторного образца к пределу выносливости какой-то действ-ой формы детали

К_сигма=(сигма _-1)/(сигма _-1)₀>1

2)состояние повер-ти

а)шлифование

б)токарная обработка

в)часовая токарная обработка

K_F=(сигма _-1)_d/(сигма _-1)₀ <1 –коэффициент состояния

3)масштаб

Габаритный фактор

K_d=(сигма _-1)_d/(сигма _-1)₀ <1

K _-1=K_сигма/ K_F K_d – коэффициент детали

(сигма _-1)_d – действ-ый преедл выносливости

(сигма _-1)_d= (сигма _-1)/k _–1