Презентация, доклад Усталость материалапо дисциплине Техническая механика, 2 курс 35.02.07 Механизация сельского хозяйства

дисциплине «Техническая механика»,
2 курс 35.02.07 Механизация сельского хозяйства
Автор: Рябинина Ирина Владимировна,
преподаватель профцикла

строительных конструкций испытывают переменные во времени напряжения. Поведение стержня, находящегося под действием изменяющихся во времени по значению и (или) знаку нагрузок существенно отличается от его поведения при статическом нагружении. Разрушение материала при действии переменных нагрузок происходит при значительно меньших напряжениях, чем при действии статических нагрузок. При этом материал разрушается без заметных остаточных деформаций, даже когда он является пластичным (словно, материал теряет свои пластические свойства, иными словами «устает»).

в нем повреждений (микротрещин), приводящих к возникновению усталостной трещины при многократном повторном нагружении.
Разломать медную проволоку легче несколькими повторными перегибами в одном каком-то ее сечении. Проволока ломается, потому что материал испытал усталость. Усталость материала не связана с изменением его физико-механических свойств.
Излом детали от усталости имеет характерный вид. В поперечном сечении почти всегда можно наблюдать две зоны:
гладкая развитая трещины,
крупнозернистая зона, образовавшаяся при окончательном изломе сечения детали, ослабленного развивающейся трещиной.
Усталостному разрушению подвержены многие детали машин и элементы конструкций: оси вагонов, шатуны моторов, гребные винты…

к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению материала за указанное время.
Обратное свойство материала называется выносливостью (свойство материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения в указанное время). Кроме того, это понятие близко связано с прочностью, существует понятие усталостной прочности.
Выносливость измерима, существуют методики её измерения.
Выносливость, так же, как и прочность, для многих материалов сильно зависит от температуры, это явление получило название хладноломкость.

две зоны: одна из них (А) гладкая, притертая, образованная вследствие постепенного развития трещины; другая (В) крупнозернистая, образованная при окончательном изломе ослабленного развившейся усталостной трещиной сечения детали. Зона В у хрупких материалов имеет крупнокристаллическое, a у вязких — волокнистое строение.
 
Механизм образования трещин при повторно-переменном напряжении весьма сложен и не может считаться полностью изученным

цикле нагружения;
вид напряженного состояния области, в которой зарождается и развивается усталостное повреждение (в «критическом объеме»);
масштаб объекта («масштабный фактор»), проявляющийся при неоднородных напряженных состояниях;
структурные особенности материала;
состояние поверхности объекта;
случайный характер нагружения в действительных условиях;
многокомпонентный характер нагружения, при совпадающих и отличающихся по фазе компонентах;
предварительная пластическая деформация «критического объема»;
остаточные (сварочные) напряжения и др.

вызвано изменчивостью формы валика из-за флуктуаций процесса переноса металла электрода в сварочную ванну; следовательно, концентрация напряжений вдоль шва может заметно изменяться.

кривой усталоcти, а «структурное» напряжение рекомендуется определять экстраполяцией напряжений, рассчитанных для центральных точек конечных элементов, к сварному соединению, как показано на рис.

детали машины или конструкции. Если этот процесс развивается на свободной кромке пластины или оболочки (например, у отверстия), то напряженное состояние в этом случае близко к одноосному. При кручении и изгибе вала в редукторе напряженное состояние на поверхности вала – плоское. В этом случае напряжения от кручения и изгиба могут быть синфазными, изменяться пропорционально одной нагрузке. Компоненты напряженного состояния поверхности детали в некоторых случаях могут изменяться не синфазно, непропорционально параметру нагружения.

это максимальное по абсолютному значению напряжение, при котором материал еще способен сопротивляться усталостному разрушению при любом произвольно большом числе повторений переменных напряжений. Предел выносливости определяется экспериментально. Предел выносливости зависит от закона изменения нагрузки во времени и ряда факторов.

материала при данном числе циклов нагружения, от числа этих циклов. Кривая усталости (кривая Велера), является результатом проведения испытания.
Наиболее распространены испытания на чистый изгиб при симметричном цикле, поскольку именно этот цикл напряжений является самым опасным для материала, а его проведение эксперимента проще, чем для других видов циклов.
Для проведения эксперимента изготавливают партию из 6 – 10 совершенно одинаковых образцов, имеющих в пределах рабочей части строго круговую цилиндрическую форму. Диаметр образцов обычно составляет от 5 до 10 мм.
Первый образец нагружают таким образом, чтобы возникающие в нем максимальные нормальные напряжения были заведомо ниже предела прочности материала , но выше предела выносливости. Для последующих образцов максимальное напряжение уменьшают.
С помощью счетчика оборотов, имеющегося на испытательной машине, фиксируют число циклов нагружений, которое выдержит каждый образец до разрушения. По результатам испытаний строят график зависимости числа циклов (N), которое выдерживает образец без разрушения, от максимального напряжения (), создаваемого в образце (рис. ).

связанных, во-первых, с характером напряженного состояния детали или образца, во-вторых, со свойствами материала, и, в-третьих, с воздействием окружающей среды. Причины остановки роста усталостной трещины целесообразно рассматривать с учетом именно этих групп факторов. 

― 176 с.
http://www.teormach.ru/lect9.htm