Понятие усталостного разрушения при переменном напряжении.

Многие детали машин и сооружений подвергаются действию переменных напряжений, изменяющих свою величину и знак во времени.

Например: элементы мостов и т.д.

В этих случаях разрушение происходит при значительно меньших напряжениях по сравнению с постоянными напряжениями.

Разрушение при переменных напряжениях начинается с образования микротрещин материала, состоящего из кристалликов разной прочности.

При эксплуатации более слабых происходит сдвиг, текучесть и упрочнение.

 При дальнейшей эксплуатации упрочнение невозможно и появляются микротрещины, которые прогрессируя ведут к внезапному разрушению.

В зоне разрушения четко просматриваются две зоны:

1 1 - зона постепенного развития трещины;

2 - зона внезапного разрушения.

                     2

 1-я зона – гладкая поверхность;

 2-я зона – имеет зернистую структуру.

Полученные ранее характеристики предела текучести и предела прочности не применимы при переменных напряжениях.

Применяется другая характеристика – предел выносливости : определяется опытным путем. Явление в понижении прочности материала при переменных напряжениях за счет прогрессивно развивающихся микротрещин называется усталостью, а свойство материала сопротивляться разрушению от усталости называется выносливостью.

Виды циклов напряжений при переменных напряжениях.

Покажем графики изменения напряжений в элементах испытывающих цикличность.

Предположим имеем вагонную ось, которая вращается с угловой скоростью ω.

Возьмем сечение и в этом сечении точку А.

В точке превращений будут возникать различные периоды времени различные напряжения.

ω

                                                 А

                                     А         y  r                     

ϕ

Вагонная ось испытывает изгиб и нормальное напряжение определяется по формуле:

δ= ,

                       где у - расстояние от точки до нейтральной оси.

               δ =