Выносливость и усталость


Выносливость это способность металла противостоять усталостному разрушению. На усталость испытывают серию гладких, преимущественно круглого сечения, образцов или образцов круглого сечения с надрезом. Значительно реже применяют образцы прямоугольного сечения. Один конец образца 1 (рис. 1) закрепляют в гнезде 2 вала машины, второй – через подшипник 3 нагружают сосредоточенной силой F. Во время эксперимента образец вращается и воспринимает знакопеременный симметричный изгиб. Каждый образец испытывают при заданном наибольшем напряжении цикла σmax и фиксируют количество циклов N к разрушению. Если образец при достаточно большом заданном базовом количестве циклов не разрушился, то его больше не испытывают.

Схема испытаний на усталость

Рис. 1 Схема испытаний на усталость: 1 – образец; 2 – гнездо вала машины; 3 – подшипник; F – сила

По результатам испытаний строят графики – кривые усталости, или кривые Веллера – в координатах σ– lgN (рис. 2). Кривая усталости отображает зависимость между максимальными напряжениями цикла и продолжительностью (количеством циклов до разрушения образца). Основной тип кривой усталости – график с четко выраженным горизонтальным участком. Графика такого типа свойственна черным металлам и титану. Кривые усталости с асимптотическим приближением к оси абсцисс характерные для цветных металлов.

Кривая усталости

Кривая усталости в координатах σ– lgN: σ– максимальное напряжение цикла; N – количество циклов напряжений; σ1, σ2… σ5 – значение максимальных напряжений и N1, N2,..,N5 – соответствующее им количество циклов, при которых были разрушенные образцы; σ– граница выносливости; Nσ – базовое количество циклов.

Граница выносливости (граница усталости) σR это такое максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором материал не разрушается после сколько угодно большого или заданного количества циклов нагрузки. Если коэффициент асимметрии цикла Rσ = -1, то границу выносливости помечают как σ1. Практически границу выносливости определяют на базе нормируемого количества циклов нагрузки. Для стали база испытания N = 107 циклов, тогда как для сплавов цветных металлов - N = 108 циклов.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать любые решения по всем разделам материаловедение. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

гарантии решения задач по материаловедению заказать решение задач по материаловедению