Понятие об усталости материала

Изложенная точка зрения является теперь общепринятой среди инженеров таким образом, само понятие усталость материала потеряло свой физический смысл описывая явление разрушения при действии переменных нагрузок, надо говорить не о разрушении от усталости , а о разрушении путем постепенного развития трещины. [c.535]

ПОНЯТИЕ ОБ УСТАЛОСТИ МАТЕРИАЛА [c.337]

Сопротивление усталости материала оценивается по пределу выносливости (а )й , определяемому на гладких лабораторных образцах малого диаметра, а для суждения о прочности детали при переменных напряжениях необходимо знать ее предел выносливости (o-ikV- Поэтому вводят дополнительное понятие эффективного коэффициента концентрации напряжений детали k )a, определяемого по формуле [c.670]

Среди различных типов статических нагрузок особое место занимают периодически изменяющиеся, или циклические, нагрузки. Вопросы прочности материалов в условиях таких нагрузок составляют содержание специального раздела сопротивления материалов и связываются с понятиями выносливости, или усталости, материала. Эти вопросы будут рассмотрены подробно в гл. 12. [c.97]

Таким образом, правильнее говорить, что при испытании на усталость стандартных образцов определяется не предел усталости материала, а предел усталости о б -р а 3 ц а, изготовленного из данного материала. При переходе от образца к реальной детали надо вводить ряд поправок, учитывающих форму и размеры детали, состояние ее поверхности и т. д. В связи с этим возникло понятие усталостной прочности деталей. [c.277]

Под действием возмущающей силы балка испытывает большое число перемен напряжений, достигающее 10 — 100 млн. циклов за срок службы. Поведение материала в таких условиях меняется по сравнению со статической нагрузкой, говорят, что материал устает и вводится понятие усталости или выносливости материала (гл. 14). [c.315]

Такое расхождение объясняется тем, что теоретический коэффициент концентрации о отражает характер распределения напряжений лишь для идеально упругого материала. В реальных же материалах за счет пластических деформаций в микрообласти места концентрации напряжения несколько перераспределяются и сглаживаются. Учитывая это, наряду с теоретическим коэффициентом концентрации при рассмотрении вопросов усталости используют понятие эффективного, или действительного, коэффициента концентрации, представляюш,его собой отношение предела выносливости гладкого образца без концентрации напряжений к пределу выносливости образца с концентрацией напряжений, имеющего такие же абсолютные размеры сечений. Эти коэффициенты в дальнейшем обозначены так [c.601]

Использование представленного соотношения правомерно, начиная с расстояния не менее 1 мм от поверхности, когда влияние концентрации напряжений у поверхности отверстия пренебрежимо мало на начальном этапе роста трещины. Вместе с тем в этом случае в расчете эквивалентного напряжения интегрально учитывается влияние всех процессов упрочнения и разупрочнения материала в связи с развитой пластической деформацией в области малоцикловой усталости уже в первом цикле приложения нагрузки. Следует подчеркнуть, что выявленные в эксплуатации трещины по своему размеру (в пределах 1 мм) и по характеру возрастания шага усталостных бороздок (линейная зависимость от длины) относят к малым трещинам. Для них точнее и корректнее использовать понятие не напряжения, а размаха деформации или /-интеграла в связи с развитой пластической деформацией (см. главу 5). Вместе с тем для оценки относительных характеристик реализуемого процесса в эксплуатации и при проведении стендовых испытаний представление об эквивалентном напряжении остается по-прежнему корректным. Это связано с тем, что независимо от того, каким образом реализовано нагружение материала, рассматриваемой величине шага усталостных бороздок ставится в соответствие единственное значение именно эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения. Его величина полностью определяется эквивалентным напряжением. [c.550]

Как правило, требуемый срок службы летательных аппаратов в авиационной технике значительно выше, чем в космической. В прошлом космические аппараты предназначались для разового использования. Основные силовые нагрузки оказывались на конструкцию в течение первых минут при старте, а основные термические нагрузки имели место либо на старте, либо при входе в плотные слои атмосферы (в случае возвращения аппарата). Деградацию материала под действием повторяющихся нагрузок (усталость) или постоянной нагрузки при повышенной температуре (ползучесть) можно было серьезно не учитывать. Таким образом, до последнего времени в космической технике практически игнорировались принятые в авиастроении понятия срока службы, продолжительности безотказной работы и остаточной прочности. [c.96]

Результаты испытаний изображают в виде кривых усталости (рис. 8), зависимостей амплитуды напряжений от числа циклов, приводящего к повреждению, строящихся обычно в логарифмическом масштабе. Асимптота соответствующей кривой определяет предел выносливости материала о ]. Вводится также понятие об ограниченном по числу циклов jVp пределе выносливости . [c.27]

Для определения характеристик сопротивления усталости лабораторных образцов или деталей из данного материала проводят их усталостные испытания. Основные понятия, определения и методика усталостных испытаний регламентированы ГОСТ 2860—65. [c.23]

Если для данного материала существует амплитуда напряжений, при которых опасное повреждение или разрушение от усталости не может произойти даже при сколь угодно большом числе циклов, используют понятие предела выносливости. Существование предела выносливости означает, что материал обладает свойством приспособляемости к повторным пластическим деформациям на уровне структуры материала. Гипотеза о существовании предела выносливости, по-видимому, соответствует преимущественно лишь тем опытным данным, которые относятся к углеродистым сталям при нормальной температуре и других нормальных условиях окружающей среды. Для многих легированных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе предел выносливости является условной характеристикой усталостные повреждения могут возникать и при меньших напряжениях, если только число циклов нагружения достаточно велико. В этих случаях предел выносливости имеет смысл повреждающего или разрушающего напряжения, соответствующего заданному числу циклов. [c.96]

В первой статье сборника рассматривается целесообразность использования понятия контролирующего фактора для характеристики механизма защитного действия и систематизации различных видов антикоррозионной защиты. Остальные работы сборника посвящены конкретным вопросам экспериментального исследования процессов коррозии и защиты металлических систем. В сборнике нашли отражение такие важные разделы, как исследование газовой коррозии при термообработке сплавов, коррозии и защиты металлов при травлении в кислотах, кислотостойкости металлов при повышенных температурах, коррозии нового металлического конструкционного материала — титана, его сплавов, сплавов ниобия с танталом и новые исследования по межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей. В сборнике помещены последние работы по исследованию коррозионной усталости сталей и по коррозии и защите в некоторых производствах химической промышленности. Цель сборника — на основе современных методов исследования и имеющихся научных достижений указать некоторые новые пути и дать вполне определенные рекомендации нашей промышленности по борьбе с коррозионным разрушением. [c.3]

Для таких материалов, строго говоря, понятие предел выносливости неприменимо. В качестве характеристики выносливости материала (отнесенной к спадающему участку кривой усталости) принимают предел ограниченной выносливости — наибольшее значение максимального (по абсолютной величине) напряжения цикла, при котором образец еще не разрушается при определенном (задаваемом) числе циклов. [c.411]

Усталостью металлов называют явление разрушения при многократном повторении нагружения. Как показывают исследования, повторение нагрузок значительно уменьшает прочность материала. Поэтому в технике для характеристики усталости металлов ввели понятие предела выносливости, под которым подразумевается то наибольшее напряжение, при котором металл не разрушается при достаточно большом количестве повторений (циклов) напряжения. Для сталей за такое число циклов условно принято 10 млн., а для цветных металлов 20— 100 млн. [c.171]

В этом понимании предел усталости далеко отходит от первоначального понятия как характеристики материала, хотя предел усталости, определенный на стандартных образцах, по-прежнему приводят в числе основных прочностных свойств материала. [c.277]

Понятие усталости материала возникло из экспериментального факта разрушения, происходящего через определенное время механического воздействия, часто вызывающего одновременное изменение свойств материала. Оно связано с понятием долговечности, или времени, протекающего от начала нагружения до момента разрушения материала. Поскольку режимы нагружения при этом могут быть различными, появляются и разные понятия усталостной прочностп (статической, динамической) как напряжений, прп которых происходит длительное разрушение. [c.182]

В связи с этим понятие усталость конструкции , по существу, означает уставание ее дискретных 1фитических мест, представляющих собой зоны концентрации напряжений (отверстия, галтели, проушины, стыки, соединения, сварные швы и т.д.). Поэтому с точки зрения усталости конструкцию следует рассматривать как совокупность ее критических мест, темп уставания и ресурсные характеристики которых реально оказываются очень различными в соответствии со свойствами материала, конструктивными особенностями и характеристикой переменной нагруженности каждого из этих критических мест. По этой причине такие обобщенные понятия как обеспечение ресурса объекта , продление ресурса , остаточный ресурс и т.д. на практике трансформируются в аналогичные понятия и действия, но относящиеся к каждому конкретному критическому месту индивидуально. Исключение может составить лишь случай возникновения многоочагового усталостного повреждения, о котором шла речь ранее. [c.443]

Проблема прочности в инженерных приложениях объединяет широкий круг научных и технических задач и сводится к учету факторов, лимитирующих несущую способность конструкции. Такими факторами могут быть значительное формоизменение детали в результате пластических деформаций, разрушение материала от превышения допускаемого значения нагрузки, постепенное разрушение детали вследствие износа или вредного действия среды, а также в результате ползучести или усталости материала, потери устойчивости и т. п. Определение несущей способности элементов конструкций с учетом всех этих факторов обычно отождествляют с понятием расчета прочности. Учитывая, что прочность реальной детали часто полностью определяется предельным состоянием материала, мы в дальнейшем ограничим рамки гюнятия расчет прочности и под этим термином будем понимать лишь установление тех напря- [c.5]

Усталость — результат механического воздействия, илп процесса утомления. Временная зависимость прочности как следствие прорастания трещин, происходящего во времени (кинетический процесс) и вызывающего разрушение материала, лежит в основе понятия усталости. Усталость, обусловливая потерю сплошности материала, может быть не связана с химическими факторами. Физическая усталость часто не сопровождается заметным изменением исходных характеристик материала, таких, как сопротивление дефор-ашрованию и прочность. [c.240]

Основные понятия и термины в области сопротивления усталости матери лов регламентируют ГОСТ 23207—78 Сопротивление усталости. Основнь термины, определения и обозначения , а в области испытания и контро качества продукши — ГОСТ 16504—81 Испытания и контроль качеств продукции. Основные термины и определения . В табл. 1.1 даны определе ния основных терминов в соответствии с этими ГОСТами. [c.32]

Объем изучаемого материала невелик и в известной мере ре-цептурен, так как формулы для определения коэффициентов запаса даются без выводов. Достаточно подробно рассматриваются параметры циклов переменных напряжений дается понятие о природе усталостного разрушения, о построении кривой усталости (кривой Вёлера) и экспериментальном определении предела выносливости проводится ознакомление с основными факторами, влияющими на предел выносливости даются формулы для определения коэффициента запаса прочности при одноосном напряженном состоянии и чистом сдвиге, а также при упрощенном плоском напряженном состоянии. Весь подлежащий изучению материал имеется в учебнике [12] менее подробно, но в объеме, достаточном для немашиностроительных техникумов, он изложен в учебнике [22]. [c.170]

Ранее указано, что повреждаемость в обоих полуциклах минимальна при таком сдвиге петли а—е вверх, при котором максимальное и минимальное напряжения цикла находятся примерно в одинаковом соотношении с пределом текучести материала соответственно при температуре /тш и imax. При этом цикл нагружения асимметричен как по напряжениям, так и по деформациям. Поскольку при неизотермическом нагружении понятие симметричного и асимметричного цикла должно быть основано не только на величинах предельных напряжений и деформаций в цикле, но и на соотношении долей повреждаемо1Сти, то и уравнения типа (5.87) — (5.90) для термической усталости оказываются непригодными. Кроме того, по-прежнему остается неясным, при какой температуре следует определять механические свойства Е, ф, (Тв, если температура в цикле изменяется от тш до тах- [c.156]

Отметив, что представление об усталостной природе износа не является новым, автор полагает, что ограниченность его популярности заключается в неясном смысле термина усталость . В предлагаемой статье термин усталость определяется как вид разрушения, при котором материал подвергается повторному циклическому действию внешних сил, приводящих к накоплению повреждений и разрушению. При этом привлекаются представления как о много-, так и малоцикловой усталости (подобное представление об усталости при трении также с привлечением понятий о много- и малоцикловой усталости сформулировано гораздо ранее И. В. Кра-гельским и в настоящее время развивается под его руководством как в физическом, так и в прикладном аспекте [35]). [c.96]

Диаграммой выносливости называется набор кривых усталости, в которых асимметрия полуцикла учитывается с помощью понятия эквивалентной деформации. Диаграммы выносливости гладких образцов получают при стационарном жестком нагружении с учетом изменения деформационных свойств материала [4]. Такие диаграммы нагружения называются полными. Разработаны такнсе формальные методы учета нелинейности суммирования повреждений путем построения так называемых расчетных диаграмм выносливости, которые получаются из результатов испытания при нестационарном нагружении, характерном для условий эксплуатации рассчитываемого элемента [5]. Сравнение полной и расчетных диаграмм выносливости для сплава Д16Т приведено на рис. 5.3. [c.108]

Понятие допустимых повреждений у конструкции, которое появилось первоначально в авиационной промышленности, относится к конструкции, спроектированной таким образом, чтобы минимизировать возможность выхода самолета из строя из-за распространения невыявленных дефектов, трещин или других подобных повреждений. При производстве конструкций, в которых допускаются какие-либо повреждения, приходит решать две основные проблемы. Эти проблемы состоят в обеспечё йии контролируемого безопасного роста дефектов, т. е. безопасной эксплуатации с трещинами, и в принудительном сдерживании повреждаемости, вследствие чего должны быть обеспечены либо остаточная долговечность, либо остаточная прочность. Указанные требования не являются, однако, независимыми, поскольку только путем совместной проверки их выполнения может быть осуществлен эффективный контроль разрушения. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что расчет допускаемых повреждений не исключает необходимости тщательного анализа и расчета усталости, поскольку достижение высоких усталостных характеристик путем детального исследования напряженного состояния, соответствующего выбора геометрии, проведения подробного расчета, подбора материала, обработки поверхности и обеспечения качества работы является необходимой предпосылкой эффективности расчета допускаемых повреждений и контроля разрушения. [c.296]

Мы привели пример, когда весьма малая пластическая деформация, не учитываемая законом Гука, приводит к весьма существенному изменению напряжённого состояния тела, вследствие продолжительности действия нагрузки. Можно привести аналогичный по результатам пример изменения напряжённого состояния тела и даже его разрушения, вследствие большого числа циклов периодически меняющейся во времени нагрузки. Такое йроявление пластических свойств называется усталостью. Затухание свободных упругих колебаний тел, связанное с внутренним трением или с явлением гистерезиса, также является результатом неточности закона Гука и проявления пластических свойств материала. Но при средней продолжительности времени действия нагрузок, средних скоростях деформаций, среднем числе циклов колебаний и нормальной температуре твёрдые тела с достаточной точностью можно считать упругими до тех пор, пока возникающие в них напряжения и деформации не превосходят определённых значений. В области, где напряжения и деформации выше этих пределов, твёрдые тела получают ббльшую или меньшую пластическую деформацию можно добиться значительного роста пластических деформаций от нагрузки, прибегая либо к чисто механическим воздействиям (давление), либо к нагреванию. Поэтому следует говорить не столько об упругом или пластическом теле, сколько об упругом и пластическом состояниях твёрдого тела. Эти понятия в отличие от общепринятых, например, в отличие от приведённого выше определения пластичности, являются вполне определёнными и строгими. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...