Что такое выносливость в материаловедении

Выносливость (свойство материала)

Смотреть что такое «Выносливость (свойство материала)» в других словарях:

Выносливость — число циклов деформаций, выдержанных образцом материала до разрушения. Источник: ГОСТ 30740 2000: Материалы герметизирующие для швов аэродромных покрытий. Общие технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

выносливость — Свойство материала противостоять многократно повторному нагружению. [ГОСТ 24545 81] Тематики бетон … Справочник технического переводчика

Выносливость — – бет. свойство материала противостоять многократно повторному нагружению. [ГОСТ 24545 81] Выносливость – число циклов деформаций, выдержанных образцом материала до разрушения. [ГОСТ 30740 2000] Рубрика термина: Свойства бетона… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ГОСТ 24545-81: Бетоны. Методы испытаний на выносливость — Терминология ГОСТ 24545 81: Бетоны. Методы испытаний на выносливость оригинал документа: База испытаний N Предварительно задаваемая наибольшая продолжительность испытаний на выносливость в циклах Определения термина из разных документов: База… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Усталость материала — Характерный усталостный излом Причины отказа механики Прогиб … Википедия

Усталость — Характерный усталостный излом Усталость материала (материаловедение) процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и… … Википедия

Усталость материалов — Характерный усталостный излом Усталость материала (материаловедение) процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и… … Википедия

Прочность — … Википедия

Семейство полорогие — (Bovidae)** * * Семейство полорогих, или бычьих самая обширная и разнообразная группа парнокопытных, включает 45 50 современных родов и около 130 видов. Полорогие животные составляют естественную, ясно очерченную группу. Как ни… … Жизнь животных

ТУБЕРКУЛЕЗ — ТУБЕРКУЛЕЗ. Содержание: I. Исторический очерк. 9 II. Возбудитель туберкулеза. 18 III. Патологическая анатомия. 34 IV. Статистика. 55 V. Социальное значение туберкулеза. 63 VІ.… … Большая медицинская энциклопедия

Источник

Выносливость (свойство материала)

Усталость материала (англ. fatigue of materials ) — деградация механических свойств материала в результате постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений с образованием и развитием трещин, что обусловливает его разрушение за определённое время. Такой вид разрушения называют усталостным разрушением.

Явление уменьшения прочности деталей машин под действием циклической нагрузки было обнаружено ещё в середине XIX века. Это послужило основанием создания нового направления науки о прочности материалов и конструкций, получившем название «физика усталости материалов».

Содержание

История [ | ]

В 1880-х годах И. Баушингер (эффект Баушингера) установил изменение предела упругости материалов при повторно-переменной нагрузке и доказал отличие процессов деформирования при статических и циклических нагрузках, а также обнаружил петли гистерезиса на диаграмме деформирования в координатах «напряжение-деформация».

Разновидности усталости [ | ]

Термин «усталость» применяется для обозначения определяющего фактора вида разрушения в виде неожиданного внезапного разделения детали или элемента машины на две или более части в результате действия в течение некоторого времени циклических нагрузок или деформаций. Разрушение происходит путём зарождения и распространения трещины, которая становится его причиной по достижении некоторого критического размера и становится неустойчивой и быстро увеличивается. Количество циклов нагружения, при котором наступает разрушение, зависит от уровня действующего напряжения — с увеличением переменных напряжений уменьшается количество циклов, необходимых для зарождения и развития трещины. Нагрузки и деформации, при которых обычно происходит усталостное разрушение, намного ниже тех, которые приводят к разрушению в статических условиях. Когда величины нагрузок и перемещений такие, что разрушение происходит более чем через 10 000 циклов, явление обычно называется многоцикловой усталостью. Когда же величины нагрузок и перемещений такие, что разрушение происходит меньше чем за 10 000 циклов, явление называется малоцикловой усталостью.

Когда циклические нагрузки и деформации возникают в деталях в результате действия циклически переменного температурного поля, явление обычно называется термической усталостью.

Разрушение, носящее название поверхностная усталость, обычно происходит при наличии вращающихся контактирующих поверхностей. Проявляется оно в виде питтинга, растрескивания и крошения контактирующих поверхностей в результате действия контактных напряжений, под влиянием которых на небольшой глубине у поверхности возникают максимальные по величине циклические касательные напряжения. Эти напряжения приводят к возникновению трещин, выходящих на поверхность, при этом некоторые частицы материала отделяются. Это явление часто может рассматриваться как разновидность износа.

Ударная усталость наблюдается, когда разрушение происходит при повторном воздействии ударных нагрузок вследствие образования и распространения усталостных трещин.

Характеристики усталости материала [ | ]

Способность материала противостоять разрушению при напряжениях, переменных во времени, называется выносливостью.

В общем кривую усталости, которая описывает зависимость между максимальными напряжениями и количеством циклов до разрушения N_р, можно разделить на три участка. На участке I разрушение происходит в результате направленной пластической деформации до величины предельной деформации, которая примерно равна предельной деформации при статической нагрузке. На участке II разрушение происходит после относительно небольшого количества циклов нагрузки (N _р ≤ 2⋅10 4 циклов) и рост усталостной трещины сопровождается существенными пластическими деформациями. Такой вид разрушения называется разрушением от малоцикловой усталости. На участках II и III разрушение происходит вследствие зарождения и развития усталостной трещины. На изломе, как правило, можно выделить два участка: мелковолокнистого строения, которая характерна для роста усталостной трещины и крупнозернистый участок окончательного разрушения.

На участке III материал разрушается после большого количества циклов нагрузки незначительной амплитуды. В связи с этим участок II называют участком малоцикловой усталости; III — участком многоцикловой усталости, или просто усталости.

При испытании некоторых материалов, в частности углеродных сталей при комнатной температуре, правый участок зависимости направляется к горизонтальной линии (N_р>10 7 циклов).

Под циклической долговечностью понимают количество циклов напряжений или деформации, выдерживающих объектом при нагрузке до предельного состояния (образование усталостной трещины определённой длины или полного разрушения).

Если приложения нагрузок к материалу носит периодический характер, то совокупность всех значений напряжений, возникающих в материале называют циклом напряжений. На сопротивление усталости в основном влияют минимальные (σ_min) и максимальные (σ_max) напряжения цикла и амплитуда цикла напряжений ( | σ m a x − σ m i n | 2 ) <\displaystyle \left(<\frac <|\sigma _-\sigma _|><2>>\right)> . Отношение минимального напряжения цикла к максимальному с учётом знаков напряжений называется — коэффициент асимметрии цикла и обозначается буквой r

r = σ m i n σ m a x <\displaystyle r=<\frac <\sigma _><\sigma _>>> .

Тогда при симметричном цикле коэффициент асимметрии будет равняться −1, а предел выносливости в условиях растяжения-сжатия будет называться σ₋₁, а в условиях кручения τ_−1.

Испытания на усталость [ | ]

Существуют различные схемы испытаний: изгиб, кручение, растяжение, сжатие. Самым распространенным методом испытания на усталость является испытание на изгиб при вращении цилиндрического образца, при котором один изгибающий цикл соответствует одному обороту.

Подходы к изучению усталости [ | ]

Науку об усталости материалов можно разделить по подходам к изучению на:

Предотвращение усталостного разрушения [ | ]

Источник

Выносливость

Уже давно было замечено такое явление: если на ме­талл действуют нагрузки, периодически меняющие своё направление, так называемые знакопеременные нагрузки, то он ведёт себя иначе, чем при действии только, например, растягивающих или только сжимающих сил. Металл, испытавший достаточно большое число знакопе­ременных нагрузок, может разрушиться при напряжении, более низком, чем предел текучести или даже упруго­сти. Говорят, что металл «устаёт» от знакопеременных нагрузок.

В чём причина усталости металлов?

Мы уже знаем, что металлы не однородны по своему строению. Они состоят из множества кристаллических зё­рен разной величины. Под действием силы металл не де­формируется одинаково во всей своей массе. На отдель­ных участках, особенно вблизи неметаллических вклю­чений, возникает местная пластическая деформация. Она приводит при знакопеременных нагрузках к образованию микроскопических трещин. Трещины растут и, наконец, становятся видными даже простым глазом. В плоскостях, имеющих трещины, резко повышается напряжение при нагрузке, и это приводит к усталостному разрушению. При таком разрушении в металле не обнаруживается пла­стическая деформация, — стальная деталь разрушается так, будто она изготовлена из хрупкого металла.

Усталостному разрушению подвержены оси, машинные болты, пружины, шатуны, валы и лопатки паровых тур­бин и реактивных двигателей, иногда рельсы и т. д.

Советские конструкторы, создавая новые машины, стремятся всемерно увеличить их рабочие скорости. С уве­личением рабочей скорости возрастает и число перемен­ных напряжений, которые предстоит испытать в работе различным деталям машин. В течение своей «жизни» ко­ленчатый вал автомобильного двигателя должен выдер­жать 120 миллионов перемен нагрузок, паровозные оси — 400 миллионов, шатун, коленчатый вал и поршневый шток паровой машины — 1 миллиард, а вал паровой турбины— 15 миллиардов перемен нагрузок! Чтобы вынести такое количество знакопеременных нагрузок, металл должен стойко сопротивляться усталостному разрушению, быть выносливым.

Выносливость металла зависит от его природы, от твёрдости и чистоты поверхности, от условий работы и т. д. Цветные металлы более выносливы, чем чёрные. Чем твёрже поверхность металла и чем тщательнее она отшлифована, тем меньше в ней трещин, тем выносливее деталь. Металл устаёт меньше, если перемена напряже­ний совершается очень быстро.

Для определения выносливости металлов производятся очень длительные испытания образцов на специальных

Источник