Организация и технология испытаний : в 2 ч. Ч. 2: Автоматизация испытаний. Серегин М.Ю. - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 4. Области частот колебаний
циклических нагрузок:
1 – резонансные колебания;
2 – звуковые колебания;
3 – колебания нагрузок,
действующих на детали автомобилей
из-за неровности дороги;
4 – колебания при движении корабля;
5 – колебания при полете самолета;
6 – колебания нагрузок,
возникающих при движении различных
транспортных средств и в резервуарах;
7 – колебание ветровой нагрузки,
действующей на строительные сооружения;
8 – температурные колебания;
9 – колебания снеговой нагрузки
Подобное нагружение может привести к тому, что после определенного числа циклов нагружения проис-
ходит разрушение, хотя номинальные напряжения в детали не превышали статического предела упругости. Это
явление, которое встречается как в кристаллических, так и в некристаллических материалах, часто называют
усталостью, а вызванное им разрушение – усталостным.
Поскольку при этом протекают процессы, приводящие к необратимым изменениям в материале, лучше го-
ворить о повреждении или разупрочнении, которые, в конечном счете, приводят к полному разрушению. Со-
противление материала или детали процессу накопления повреждений при циклическом нагружении определя-
ется пределом выносливости. В случае циклического нагружения для установления (расчета) геометрических
размеров детали нельзя использовать характеристики прочности, полученные при статических испытаниях,
например предел текучести или временное сопротивление. В этом случае необходимо проводить испытания на
усталость, с помощью которых можно определить предел выносливости или число циклов до разрушения, по
которому можно установить срок службы данной детали.
Уже в середине прошлого столетия Велер разработал методику испытаний на усталость, которая находит
применение (испытания по Велеру) до настоящего времени. В последние десятилетия эта методика была до-
полнена новыми положениями, касающимися проведения испытаний и обработки их результатов. Параллельно
с этим для описания различных видов циклического нагружения и их учета при определении размеров конст-
рукций выделилась специальная область механики твердого тела, занимающаяся усталостной прочностью и
эксплуатационной стойкостью.
1.2.1. ПОВРЕЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛА И КРИТЕРИИ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Повреждение материала и образование излома при усталости происходят в результате возникновения и
постепенного распространения трещины. Для описания этого процесса оказалось целесообразным разделить
его на три стадии:
1) распространение трещины вследствие ее постепенного роста и физических свойств;
2) распространение трещины вследствие ее постепенного роста до достижения критической величины
трещины;
3) разрушение остаточного поперечного сечения.
1.2.1.1. Зарождение трещин. Во время циклического нагружения крисунокталлиты в поликрисунокталлах
постоянно подвергаются действию переменных напряжений. Эти напряжения
будут вызывать переменное движение дислокаций в тех крисунокталлитах, ко-
торые благоприятно ориентированы к направлению касательных напряжений.
Уже после нескольких циклов нагружения движение дислокаций концентрирует-
ся на нескольких постепенно углубляющихся и расширяющихся усталостных
полосах скольжения, что можно непосредственно наблюдать на поверхности.
В этих полосах скольжения протекание дислокационных реакций приво-
дит к образованию дискообразных выдавливаний (экструзий) и углублений
(интрузий), которые рассматривают как первую стадию образования субмик-
роскопической трещины (рис. 5). Другая возможность трещинообразования,
которая особенно проявляется при повышенных температурах, заключается в
образовании микротрещин по границам зерен и поверхностям раздела фаз.
Наряду с процессами, вызывающими образование трещин на поверхно-
сти, внутри материала также происходит движение дислокаций, которое в за-
висимости от его структурного состояния вызывает разупрочнение или упроч-
нение материала. В результате происходит изменение механических и физиче-
ских свойств. В то время как все чистые металлы с гранецентрированной и объ-
Рис. 5. Возникновение и
распространение усталостной
трещины на стадиях I и II:
1 – граница зерна; 2 – интрузия;
3 – экструзия

Страницы