Строительство, ремонт и обустройство, полезные заметки и статьи

Прочность при циклически изменяющихся напряжениях

Многие детали машин при работе подвергаются воздействию напряжений, которые меняются во времени циклично. Типичным примером такого рода детали можно назвать ось вагона, которая вращается вместе с колесами и находится под воздействием сил, которые периодически меняются. Соответственно, ось также испытывает изменяющиеся с определенной цикличностью напряжения, однако внешние силы при этом сохраняют неизменную величину. Как показывает опыт, зачастую после прохождения определенного количества циклов с переменными напряжениями наступает частичная деформация либо и вовсе полное разрушение детали, при этом, если такое же напряжение является неизменным во времени, разрушения не наблюдается.

 Количество циклов, которые могут пройти до наступления разрушения, зависит от совокупности определенных показателей и может изменяться в более чем широком диапазоне. При значительных напряжениях перед разрушением, как правило, проходит не более пяти-десяти циклов. Данное правило отлично подтверждается на примере куска обыкновенной проволоки, который многократно изгибают. Меньшие напряжения делают деталь на порядок устойчивее: так, она может выдерживать миллионы, а в отдельных случаях и миллиарды циклов. Если же напряжения являются ничтожно малыми, деталь приобретает практически неограниченную работоспособность и надежность.

 Как правило, после осуществления разрушения поверхность излома детали приобретает две ярко выраженные зоны. В одной кристаллы с большим трудом можно различить невооруженным глазом, при этом поверхность излома отличается мягкими сглаженными очертаниями. Что же касается второй зоны, то в ней резко выступают признаки хрупкого свежего разрушения: кристаллы отличаются острой огранкой и чистой блестящей поверхностью. В целом, вначале кажется, что такого рода разрушение обусловлено изменением кристаллической структуры металла (этим фактом в свое время объяснялось разрушение, происходящее при циклических напряжениях). Тогда подобное явление было названо усталостью, а направление связанных с прочностью исследований получило название усталостной прочности. Несмотря на то, что по прошествии определенного времени мнение по поводу причин появления усталостных разрушений кардинально изменилось, термин, обозначающий данное явление, из употребления не вышел.

 Сегодня исследователям удалось установить, что циклические нагрузки не оказывают никакого воздействия на структуру металла, а начало разрушения имеет исключительно местный характер. Так, в так называемой зоне повышенных напряжений, которые обуславливаются какими-либо технологическими, структурными либо конструктивными факторами, может появиться микротрещина. В дальнейшем многократное изменение напряжений обуславливает тот факт, что кристаллы, которые располагаются в районе трещины, постепенно начинают разрушаться и, как следствие, трещина проникает в глубокие слои тела.





2012-11-25 03:08:51
комментарии:

- Строительство, ремонт и обустройство, полезные заметки и статьи связаться с авторами сайта | карта сайта