§ 0.6. Предел выносливости материалов

Если R = 0 (a_min = 0; a_m = aa = 0,5a_max), то имеем о τ н у л е- вой цикл напряжений (рис. 0.2, б).

Если /?= — 1 (а_т = 0; а_а = а_тах), то цикл напряжений назы­вается симметричным (рис. 0.2, в).

Если /?= 1 (tf_max = a_min = a_m = a_a), то действуют постоян­ные статические напряжения.

Во всех остальных случаях — циклы напряжений асим­метричные.

§ 0.6. Усталость материалов деталей машин

Опыты показывают, что детали машин, длительное время подвергавшиеся действию переменных нагрузок, разрушаются при напряжениях значительно меньших, чем предел прочности σ_Β.

Разрушение при циклическом нагружении происходит вслед­ствие возникновения микротрещин в зоне концентраций напря­жений. Трещины постепенно развиваются, проникая вглубь, по­перечное сечение детали ослабляется и в некоторый момент про­исходит мгновенное разрушение.

Разрушение материала, вызванное циклическим действием напряжений, называется усталостью. Типичный усталостный излом вала (рис. 0.3) имеет две ярко вы­раженные зоны: зону усталостного разрушения 1 с гладкой притертой поверхностью там, где усталостная трещина постепенно проникала в глубь сечения, и зону статического разрушения 2 крупнокристалличе­ского строения, по которому прои­зошло хрупкое разрушение вслед­ствие большого ослабления сече­ния. Около 80% всех случаев по­ломок деталей являются усталост­ными.

Способность материала воспринимать многократное действие переменных напряжений без разрушений называется сопро­тивлением усталости или выносливостью материала.

§ 0.7. Предел выносливости материалов

Для расчетов на прочность при повторно-переменных напря­жениях требуются механические характеристики материала. Они определяются испытанием на выносливость серии стандартных (тщательно отполированных) образцов на специальных маши­нах. Наиболее простым является испытание на изгиб при симмет­ричном цикле напряжений.

Задавая образцам различные значения напряжений атах, определяют число циклов Ν, при котором произошло их разрушение. По полученным данным строят кривую в координатах Отах —Ν, называемую кривой усталости (рис. 0.4).

Испытания показывают, что, начиная с некоторого напряжения, кривая стремится к горизонтальной асимптоте. Это означает, что при определенном напряжении oR образец, не разрушаясь, может выдержать бесконечно большое число циклов наружения. Опыт показывает, что стальной образец, выдержавший jVo=107 циклов, может их выдержать неограниченно много.