Число циклов напряжения, при котором происходит разрушение в данных условиях испытания, называют долговечностью и обозначают чаще всего через N. Пройденное число циклов N0 - число циклов, при котором прекращается испытание, а накопленное число циклов n – текущее число циклов, которое проходит образец без разрушения на любой стадии усталостного испытания. За цикловое отношение С принимают отношение накопленного числа циклов при данном уровне напряжений к числу циклов, необходимому для разрушения при этом же уровне напряжений и взятому по диаграмме σ – N:
C=n/N (5)
Кроме указанных характеристик, при усталостных испытаниях часто приходится иметь дело с величинами, учитывающими влияние различных концентраторов напряжений. Так, например, эффективный коэффициент концентрации напряжений Кσ представляет собой отношение предела усталости гладкого образца к пределу усталости образца с концентратором напряжений. Связь между Кσ и ασ для данного образца определенного размера и формы характеризует коэффициент чувствительности к концентрации напряжений qσ:
qσ = (Кσ -1)/ (ασ -1). (6)
Коэффициент чувствительности к концентрации напряжений может изменяться от 0 (когда Кσ =1) до 1 (когда Кσ = ασ).
1.2. Анализ диаграммы усталости.
В результате многих экспериментальных работ, посвященных проблеме усталости, достигнуты определенные успехи в повышении сопротивления металлов и сплавов действию повторно-переменных нагрузок. Например, для сталей сопротивление усталости можно регулировать в известных пределах термической обработкой, а применение термомеханического упрочнения позволяет получить исключительно высокие значения предела выносливости, превышающие в ряде случаев 1Гн/м2 (100кГ/мм2). Замечено, однако, что далеко не всегда режимы термической или термомеханической обработки, обеспечивающие получение максимальной статической прочности, оптимальны в отношении создания наибольшего сопротивления усталостному нагружению.
По-видимому, особенности тонкой структуры металлов, определяющие сопротивление знакопеременным нагрузкам, иные, чем в случае статического нагружения. К сожалению, современное состояние теории усталости не позволяет полностью определить эти различия, так как имеющиеся в ее распоряжении экспериментальные данные не устанавливают непосредственного соотношения между напряжением и деформацией в процессе испытания. Теория усталостного разрушения, таким образом, находится в таком же положении, в каком находилась бы теория статического разрушения без сведений, извлекаемых из диаграмм деформации.
В ранних работах, касающихся природы усталостного разрушения, предполагалось, что механизм этого процесса по существу не отличается от механизма разрушения под действием статической нагрузки. Явление
Рис. 209. Диаграмма циклической деформации (отожженной
α-латуни при знакопеременном кручении с различными амплитудами.
усталости связывали с накоплением малых пластических деформаций, происходящих попеременно то в одном, то в другом направлениях. Согласно этой точке зрения, различие между процессами статического и усталостного разрушается заключается лишь в том, что в последнем случае действие напряжения в одном направлении ограничено коротким промежутком времени, определяемым частотой приложения циклов. Известную роль, кроме того, отводили эффекту Баушингера, заключающемуся, как известно, в том, что сопротивление пластической деформации уменьшается, если предварительно металл продеформировать в противоположном направлении. Этот эффект, действительно имеющий большое значение при усталостных испытаниях, связан с существованием внутренних сил сопротивления движению дислокаций. При небольшой пластической деформации дислокации, генерируемые каким-нибудь источником, останавливаются на определенном расстоянии от него. Силы внутреннего сопротивления, вызвавшие остановку дислокаций, стремятся вернуть их к источнику, и созданная таким образом дислокационная конфигурация находится под действием встречного напряжения, величина которого, однако мала, чтобы обеспечить обратное движение дислокаций. Приложенное напряжение противоположного знака суммируется с этим возвращающим напряжением, поэтому пластическая деформация в обратном направлении начинается при меньшей величине нагрузки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.