Лекция номер 25-механик
ПРЕДМЕТ: "ПРОВЕРКА НА СИЛАТА НА МАТЕРИАЛИТЕ ПРИ ЦИКЛИЧНИ НАПРЕЖЕНИЯ "
един. Механизъм за отказ от умора
2. Характеристики на цикъла стрес
3. Крива на умора и граница на издръжливост
4. Влияние на различни фактори върху границата на издръжливост
един. Механизъм за отказ от умора
С появата на първите машини стана известно, че под въздействието на променливи във времето напрежения частите на машината се разрушават при натоварвания по-ниски от тези, които са опасни при постоянни напрежения. С развитието на технологиите започва да се открива създаването на високоскоростни машини и механизми, счупвания на осите на автомобили, колела, релси, валове, свързващи пръти и др. Фрактури на части не са възникнали веднага, но понякога след продължителна работа на машината или механизма. Имаше предположение, че под въздействието на редуващи се напрежения материалът се дегенерира с течение на времето, сякаш „уморен“ и вместо пластмаса става крехък.
Всъщност това не е така. Същността на счупването при редуващи се напрежения е, че поради хетерогенността на структурата на материала, на някои места се появява микропукнатина. Той се превръща в концентратор на стрес и се увеличава по размер с всяка промяна в стреса (цикъла). Пукнатината намалява напречното сечение на детайла, който устоява на натоварванията, докато детайлът не бъде разрушен от външния товар. На мястото на разрушението ясно се виждат две зони (вж. Фиг. 1): 1. зона на постепенно развитие на пукнатини, 2. зона на окончателна фрактура. Първата зона е гладка, изкривена, тъй като в процеса на развитие на пукнатината частиците, разположени от противоположните страни на пукнатината, се сблъскват многократно при промяна на напреженията. Втората зона е груба, защото е образувана поради внезапното разрушаване на частта.
Способността на материала да се противопоставя на редуващи се напрежения (отказ от умора) се нарича издръжливост. Издръжливостта е важна материална характеристика.
2. Характеристики на цикъла стрес
Цикъл се нарича единична промяна на напрежението. Цикълът се характеризира със следните стойности (вж. Фиг. 2):
1. Максимално напрежение max;
2. минимално напрежение min;
Цикли с една и съща R стойност се наричат подобни.
Помислете за често срещани случаи.
1. Ако max = и min = -, тогава цикълът се нарича симетричен (виж фиг. 3, а).
За симетричен цикъл:
2. Ако max = и min = 0 или max = 0, и min = -, тогава цикълът се нарича ненулев (виж фиг. 3, b).
Нулевият цикъл има:
3. Крива на умора и граница на издръжливост
За да се определи границата на издръжливост на даден материал, се изгражда крива на умора. За да направите това, вземете 10 или повече еднакви внимателно полирани проби и ги подложете на повреда при различни натоварвания (максимални напрежения). Тестът за симетричен цикъл е най-често срещаният, тъй като е лесен за изпълнение. За това пробата се огъва и завърта. Всяко въртене на пробата осигурява еднократно изменение на напреженията, т.е. цикъл. Първата проба се зарежда със значителен товар max
