Совокупность напряжений за один полный период при установившемся (простом периодическом) режиме изменения нагрузки называют циклом напряжения. Цикл напряжения характеризуется величиной напряжения и формой его изменения. На рис.207,а дана простейшая форма цикла – гармоническая кривая с одним максимальным и одним минимальным значением напряжения. Поскольку при усталости имеет значение не только максимальная величина напряжения, но и амплитуда его изменения, повреждающий эффект определяется парой значений напряжения. Это относится и к негармонической кривой с одним максимумом и одним минимумом (рис.207,б). Если же изменения напряжений цикла происходят, как показано на рис.207,в, то берут две пары значений. Пара (или пары) экстремальных значений напряжения определяют уровень напряжений цикла. Номинальным напряжением σ называют действующее напряжение, вычисленное по площади рабочего сечения испытываемого образца без учета влияния концентрации напряжений и пластических деформаций. Максимальное напряжение цикла σmax наибольшее, а минимальное σmin – наименьшее алгебраические значения напряжения в цикле. При этом растягивающие напряжения считаются положительными, сжимающие – отрицательными.
Алгебраическую разность между максимальным и минимальным напряжениями в цикле 2σа называют размахом напряжений:
2σа= σmax - σmin. (1)
Половина размаха напряжений σа – амплитуда напряжений:
σа= (σmax - σmin)/2. (2)
Алгебраическая полусумма максимального и минимального напряжений в цикле дает среднее напряжение σm:
σm = (σmax + σmin)/2. (3)
Под коэффициентом асимметрии цикла r, который иногда называют еще характеристикой цикла, понимают алгебраическое отношение минимального напряжения к максимальному:
r= σmin /σmax. (4)
В испытаниях при высоких температурах часто используют коэффициент амплитуды А, представляющий собой отношение амплитуды напряжений σа к среднему напряжению σm. Весьма важной характеристикой при усталостных испытаниях является коэффициент концентрации напряжений ασ, который получают, взяв отношение наибольшего напряжения в области концентрации к номинальному напряжению в той же точке.
П р е д е л о м в ы н о с л и в о с т и, или у с т а л о с т и называется максимальное напряжение цикла с данной степенью асимметрии r, при котором материал может выдержать, не разрушаясь, неограниченное число циклов нагружения. Таким образом, предел усталости σr характеризует способность материала сопротивляться действию повторно-переменных нагрузок при числе циклов N→∞. В зависимости от значения коэффициента асимметрии цикла при усталостных испытаниях встречаются, например, σ-1 – предел усталости при симметричном цикле; σ0 – предел усталости при пульсирующем (отнулевом) цикле; σ0,1 - предел усталости при r= σmin /σmax = 0,1 и т.п.
О г р а н и ч е н н ы м (условным) пределом выносливости σN называют напряжение, которое вызывает усталостное разрушение при N циклах его повторений. Он характеризуется двумя величинами: амплитудой напряжения и средним напряжением или максимальным и минимальным напряжениями. Например, если среднее напряжение, определяющее условия испытания, выбрать постоянным, то другой параметр – амплитуда напряжения – обусловлен свойствами материала и является случайной переменной (функцией статистического распределения).
Ограниченный предел выносливости – особо важная (по существу, единственная) характеристика, определяющая сопротивление действию знакопеременных нагрузок, для материалов, не имеющих определенного предела выносливости (см. рис.2, кривая 2).
Через σU обычно обозначают предел сопротивления усталости, представляющий собой величину разрушающего напряжения при N→∞.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.