Механические свойства при циклических нагрузках

При циклических испытаниях определяют механические свойства, характеризующие способность материала противостоять усталости, т. е. процессу постепенного накопления необратимых изменений физико-механических свойств материала под действием переменных напряжений, в результате чего происходит его повреждение, образование усталостных трещин (частичное разделение материала под действием переменных напряжений), их развитие и усталостное разрушение (разрушение материала нагружаемого объекта до полной потери его прочности или работоспособности вследствие распространения усталостной трещины).

Картина распространения усталостной трещины в тонких плоских образцах при повторном растяжении существенно усложняется. В тонких образцах трещина вначале распространяется по плоскости, нормальной к приложенному переменному растягивающему напряжению. По мере ее роста увеличивается и примыкающая пластическая зона. При критическом размере зоны, зависящем от толщины пластины, плоскость излома меняет свое направление и располагается под углом 45° к поверхности, при этом существенно возрастает скорость роста трещины. Этот тип распространения усталостной трещины можно считать скорее типом III антиплоской деформации, чем плоского напряженного состояния. Он наблюдается в тех случаях, когда упругий продольный изгиб пластины вызывает боковые относительные смещения верхней и нижней частей образца, непосредственно примыкающих к трещине. Обратная пластическая деформация концентрируется в узкой полосе скольжения по плоскости, наклоненной под углом 45°. Соотношения между смещением вершины трещины и Дер численно отличаются от таковых в условиях плоского напряженного состояния или плоской деформации.

- циклическую прочность, которая характеризует несущую способность материала, т.е. то наибольшее напряжение, которое он способен выдержать за определенное время работы.- циклическую долговечность – число циклов (или эксплуатационных часов), которые выдерживает материал до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения при заданном напряжении.

Кроме определения рассмотренных критериев многоцикловой выносливости, для некоторых специальных случаев применяют испытания на малоцикловую усталость.

Кривая усталости

Кривая усталости (кривая Велера) – это график зависимости напряжений, при котором происходит разрушение материала при данном числе циклов нагружения, от Числа этих циклов. Кривая усталости (кривая Велера), является результатом проведения испытания.

Зависимость между переменным напряжением и числом циклов до разрушения достаточно точно описывается уравнением

,

где – показатель степени, величина постоянная для данного материала и температуры.