Оскільки причиною утворення площадки текучості є енергія, накопичена в зернах фериту від запізнювання пластичних деформацій, площадка має обмежену протяжність і закінчується,як тільки ця енергія буде вичерпана. Як видно з висловленого, в деяких випадках роботи металевих конструкцій не виключається можливість крихкого руйнування; зважаючи на важливість цього питання вкрай важливо уміти вимірювати схильність матеріалу до переходу в крихкий стан. Ця схильність встановлюється випробуванням на ударну в'язкість шляхом визначення величини роботи, необхідної для руйнування надрізаного зразка ударом на копрі. В надрізаному зразку має місце нерівномірний розподіл напружень з піковим напруженням біля кореня
Мал. 2 Розподіл напружень Мал. 3. Зразок для випробування
при вигині бруска з надрізом на ударну в'язкість
надрізу (мал. 2); удар ще збільшує можливість переходу в крихкий стан, і тому проба ця є вельми ефективною. Значення ударної в'язкості виходять достатньо різноманітними, і тому для отримання порівняних результатів випробування повинні проводитися на стандартних зразках з чітко встановленими формою перерізу (квадратний переріз з площею 1 см2) і формою надрізу (мал. 3). Ударна в'язкість є питомою роботою і має розмірність кгм/см2.
Ударна в'язкість залежить від структурного стану сталі (наприклад, від величини зерна) і є дуже хорошим показником якості матеріалу. Тому це випробування заслуговує найширшого розповсюдження.
Ударна в'язкість у великій мірі залежить від температури. Є інтервал температур, в якому ударна в'язкість різко падає і не має стійких значень. За цим інтервалом величина ударної в'язкості сильно знижується
Ця область називається областю температурної крихкості. Таким чином, крива залежності ударної в'язкості від температури має S-подібний контур.
Необхідно, щоб область температурної крихкості, а по можливості і інтервал падіння ударної в'язкості, не співпадали з температурами звичайної роботи сталі.
Цій вимозі відповідають леговані сталі, у яких область температурної крихкості починається з температури — 60º - —50 ºС. У сталі Ст3, мартенівської, киплячої, область температурної крихкості досягає —30 º, що, взагалі кажучи, недостатньо сприятливо. Спокійна мартенівська сталь дає дуже добрі результати. Цілком сприятлива ударна в'язкість термічно обробленої сталі.
При безперервному повторному навантаженні відбувається, як відомо, явище втомлюваності металу, яке виявляється в зниженні його міцності. Руйнуюче напруження за явища втомлюваності (так звана вібраційна міцність) менше від руйнуючого напруження при статичному навантаженні (межі міцності), а при змінних за знаком навантажень – менше й від межі текучості, і тоді саме воно лімітує несучу здатність матеріалу. У низьколегованих сталей та алюмінієвих сплавів вібраційна міцність стає меншою від межі текучості і при однознакових змінних навантаженнях з невеликими значеннями найменших напружень. Найнижче своє значення вібраційна міцність має в тому випадку, коли на стержень діє вібраційне навантаження, змінне за знаком, з рівними амплітудами (повний симетричний цикл), тобто коли коефіцієнт асиметрії r = sмін / sмакс= -1.
В цьому випадку вібраційна міцність для гладеньких зразків близька до 0.3 від межі текучості для сталі Ст3 і алюмінієвих сплавів, і 0.35 - для низьколегованих сталей.
Коли ж на стержень діють навантаження від нуля до максимума (повний асиметричний цикл), тобто коли r = sмін / sмак= 0, вібраційна міцність близька до межі текучості для сталі Ст3 і трохи нижча за межу текучості для низьколегованої сталі та алюмінієвих сплавів. Коли навантаження з одним знаком (неповний асиметричний цикл), тобто коли r = sмін / sмак>0, вібраційна міцність для сталі Ст3 вища за межу текучості, і тоді несуча здатність стержня визначається межею текучості. Для низьколегованих сталей вібраційна міцність стає вищою за межу текучості при r = sмін / sмак= 0,4.
З іншого боку, вібраційна міцність є функція числа коливань (циклів) n. Для сталей залежність ця добре укладається в гіперболічний закон; для легких сплавів вона ближче до лінійного, причому дуже різна для сплавів різних видів.
. При гіперболічному законі завжди можна знайти асимптотичну частину кривої, де вібраційна міцність змінюється вже дуже мало; вібраційна міцність цієї області циклів називається межею утомленості або межею витривалості.
Визначити число циклів межі утомленості достатньо важко, тим паче, що із збільшенням числа циклів вібраційна міцність весь час зменшується, і межа утомленості тому є величиною умовною.
Зображуючи зміну вібраційної міцності в напівлогарифмічних координатах, можна визначити межу витривалості по точці перегину кривої вібраційної міцності. Межа витривалості при повному симетричному циклі (r = -1) позначається s-1.
Зазвичай вважається, що для складніших деталей межа утомленості досягається при меншому числі циклів, ніж для гладких зразків, але ця кількість дуже мінлива. Межа утомленості зазвичай призначається при 6х106 циклів для гладеньких зразків і при 2х106 циклів для зразків більш складної форми. Вочевидь, найбільша кількість циклів, яка може відбутися при роботі конструкції, залежить від тривалості роботи та режиму експлуатації конструкції. У відповідності з цим гранична вібраційна міцність для різних режимів експлуатації різна. Вона часто зветься межею утомлюваності, обмеженою даною кількістю циклів, яка відповідає режиму експлуатації.
Література:
1. Металлические конструкции (под редакцией Е.И.Беленя) М., Стройиздат, 1986 / 510с.
2. Клименко Ф.Є., Барабаш В.М., Стороженко Л.І. “Металеві конструкції“, Львів, Світ, 2002р./ 312с.
3. Металлические конструкции (под ред.Н.С.Стрелецкого) М., Стройиздат, 1961/776с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.