ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Испытания на прочность при переменных напряжениях (выносливость) из "Лабораторный практикум по сопротивлению материалов " Повторно-переменные нагрузки и возникающие от них напряжения изменяются во времени по некоторому определенному закону. Изменение напряжения однократное, имеющее ряд значений в данных пределах, называется циклом (рис. 20, а). [c.39] Статическую нагрузку можно рассматривать как предельный случай несимметричного цикла, при котором Рта — Рпип—Рт Ра —о и г = 1. [c.40] Разрушение материалов при периодических многократно изменяющихся напряжениях (порядка миллионов циклов) довольно сильно отличается от разрушения при действии статических или повторяемых малое число раз нагрузках. При переменных напряжениях разрушение даже пластичных материалов происходит внезапно, без заметной пластической деформации. Разрушающее напряжение значительно ниже временного сопротивления, а иногда даже ниже предела упругости материала. Задолго до разрушения начинается процесс постепенного развития микроскопических трещин, возникающих в отдельных кристаллитах и вырастающих затем в одну большую трещину, распространяющуюся на значительную часть сечения. Поверхность, по которой происходит разрушение, имеет две ярко выраженные зоны одну гладкую притертую — зону распространения трещины, и вторую зернистую—-зону непосредственного излома другой части сечения, ослабленного трещиной. [c.40] Длительность процесса, предшествующего разрушению материала при переменных напряжениях, обусловила название усталости материала, хотя оно и не отражает физической сущности явления. [c.40] Способность материала сопротивляться разрушению при переменных напряжениях (усталостное разрушение) называется выносливостью. Она характеризуется пределом выносливости (или пределом усталости), т. е. наибольшим периодически повторяющимся напряжением, при котором материал не разрушается после любого, весьма большого числа циклов. [c.40] Для сталей считается достаточно большим число N=10 миллионов циклов при большем числе циклов разрушение практически никогда не наступает. Цветные металлы характеризуются условным пределом выносливости, соответствующим числу А/=500 миллионов циклов, потому что с увеличением N их разрушение происходит при более низком напряжении. [c.40] Предел выносливости определяет прочность материала при действии переменных нагрузок. [c.40] Выносливость зависит также от асимметрии цикла переменных напряжений и от вида напряженного состояния. [c.41] Испытания на выносливость производят при простых напряженных состояниях, получаемых повторно-переменным растяжением (сжатием), изгибом или кручением, а иногда и при сложном напряженном состоянии, создаваемом одновременным изгибом и кручением или растяжением по двум направлениям. [c.41] Переменные напряжения при растяжении (сжатии) или кручении создаются при помощи инерционных сил или кривошипно-шатунных механизмов в зависимости от конструкции испытательной машины. Для переменных нагрузок большой величины пользуются пульсаторами гидравлического, механического или пневматического действия, смонтированными с обычными испытательными машинами. [c.42] Основная цель испытаний на выносливость состоит в определении предела выносливости. Когда предел выносливости известен, можно выявить сопротивление материала в том его состоянии, которое он имеет в готовом изделии, и применительно к тем воздействиям, которым он подвергается в работающих машинах. [c.42] Большое значение приобретает испытание на выносливость в вопросах изменения прочности материала под влиянием таких факторов, как концентрация напряжений, способ обработки, размер детали и т. д. Влияние этих факторов не отражается на результатах статических испытаний по определению механических характеристик материала и выявляется только испытаниями на выносливость. Надежность результатов испытаний достигается надлежащей их постановкой, по возможности наиболее близко воспроизводящей работу материала в эксплуатационных условиях. Необходимо исключать влияние случайных факторов на результат испытаний, а также учитывать большую чувствительность материалов, особенно металлов, ко всякого рода изъянам и повреждениям, уменьшающим их сопротивление действию переменных нагрузок. [c.42] Отсюда следует то исключительно важное значение, которое приобретают в этих условиях выбор и подготовка образцов для испытаний на выносливость чаще всего применяют гладкие полированные образцы диаметром 7—10 лл/, изготовленные из одного материала, например из стали одной плавки. [c.42] Для каждого испытания требуется серия образцов, одинаковых по форме и по однородности материала, обычно в количестве б — 12 штук. Нельзя получить надежное значение предела выносливости в результате испытания только одного или двух образцов. Серийный характер испытания обусловливается еще и тем, что всякий неразрушив-шийся образец изменяет свои свойства и негоден для испытания при других напряжениях. [c.42] В очень быстроходной машине, даюшей до 30 ООО циклов в минуту, требуется 5 — 7 часов. Для партии образцов приходится затрачивать несколько суток. Испытание каждого образца должно проводиться непрерывно, так как перерывы могут суш,ественно влиять на окончательные результаты. [c.43] Различают два вида испытаний длительные и ускоренные. Первые предназначены для непосредственного определения предела выносливости из результатов испытаний серии образцов. Вторые позволяют косвенным образом приближенно установить величину предела выносливости на основании результатов испытания одного образца. [c.43] Длительные испытания дают возможность установить зависимость между числом циклов N и максимальным напряжением цикла ртах, необходимого для разрушения образца. Обычно эту зависимость представляют графически в виде так называемой диаграммы усталости (кривой Велера). [c.43] До испытания образцы закрепляют в создающую переменную нагрузку специальную машину, обязательной принадлежностью которой является счетчик циклов. Он должен автоматически выключаться, как только образец будет разрушен. [c.43] Первый образец испытывают при наибольшем напряжении цикла, составляющем долю временного сопротивления. Для сталей принимают Ртах 0,6рл, для ЦВетНЫХ меТЗЛЛОВ и легких сплавов — р ах 0,4рв-Должно быть зафиксировано число циклов Л/, при котором образец был разрушен. [c.43] Все результаты испытаний на изгиб вращающегося образца записывают в лабораторный журнал, форма которого приведена в таблице 10. [c.44] Вернуться к основной статье